与传统的制造技术不同，3d打印对产品的复杂性设计限制很少，基于此特点西门子nx软件Zui新集成增材制造模块，首次使增材制造和传统制造技术结合起来，为批量、定制化产品的生产打开全新的工艺大门。

 图：西门子拓扑优化的设计（右）

　　传统cad技术本身就是为了支持传统制造方法而创造的，若要使用它们为增材制造进行设计优化，其局限性自然显露无疑。如何整合传统和增材制造技术成为其主要障碍？3d打印使用完全不同的设计技术，甚至打印设备读取的数据格式也与传统制造完全不同。在产品开发过程的各个阶段，如何无缝记录所有产品的相关数据，将增材制造工艺整合到这些系统中，成为制造商迫切需要的解决方案。

　　西门子现在已经开发出能弥补这一差距的软件，从而使得设计开发者无需费力地在不同的数据格式之间来回转换。

轻量化工程的反思

　　与传统的制造技术相比，如铣削、喷涂、冲压、铸造，3d打印带来产品形状的自由度，可以创建具有空腔或蜂窝结构的创新型轻量化零件，这使得3d打印在汽车和航空航天工业拥有广阔的应用前景，然而许多3d打印技术的优越之处被无法达到与传统制造方法一样的精度抵消了，对于生产企业来说，引用3d打印技术就需要克服这项技术在工业生产中的障碍。

端到端的数据格式

　　3d打印集成到工业生产过程中必须面对的挑战之一　—— 传统的cad技术是面向针对性的制造技术，并产生定义的几何形状。相比之下，3d打印设计则常采用面结合多面体来创建任意形状，在制造过程中通过分层方法来层层制造出来。然而，3d打印设计的自由度虽然是一大优点，但目前3d打印通常无法实现传统的机加工制造技术所达到的精度。

　　作为制造工艺之间的衔接需要，西门子已经开发了一个全新的系统称为convergent modeling，现在是西门子nx的一部分，产品开发人员可以使用他们熟悉的cad程序来设计3d打印产品，而无需转换数据，新系统确保所有产品相关信息可以无缝追踪。

全新的设计可能性

　　西门子convergent modeling消除了格式转换间的局限，为设计人员提供操作灵活性，让他们可以利用增材制造所提供的材料和工艺，快速创建新型的Zui优形状。convergent modeling的一大建模方法被称之为“创成式设计-generative design”，在这种方法下，开发设计人员可以专注于产品所要达到的性能，而无需像传统设计模式那样考虑太多的加工限制。例如，在连接件的建模情况下，设计人员只需要输入零件的可用空间、连接到其它组件的连接点以及作用于连接点上的力，系统会去运算建模结果。

nx提供了一个特殊的程序称为拓扑优化，针对特定的产品功能自动计算出设计模型。这种方法创造的产品比传统制造的产品轻很多，但机械性能同样强大。此外，通过将后期的机械加工要求考虑进来，可以使3d打印设计的几何形状更为，满足后期如铣削、钻孔等需要。

     不同行业的用户越来越多地在设计过程中使用扫描3d数据，如医疗、汽车，同时convergent modeling也简化了扫描数据的处理过程。传统而言，对现有设计进行逆向工程是一个成本颇高、极其复杂的过程，不规则的形状尤其需要进行大量返工，才能用于3d打印、模具设计、分析以及其它用途。逆向工程的相关过程需要花费数天乃至数周的时间才能完成。但是利用convergent modeling，可以将扫描数据作为小面引入，在nx 11中直接进行操作，由此消除映射曲面、创建实体、以及人工创建任何其他形状的步骤，进而大幅减少上述返工。

重要的工业合作伙伴

      convergent modeling正在促进增材制造向传统制造工业过程的整合。西门子与世界上Zui大的机床制造商通快合作，将通快的激光金属打印设备配备了nx工作站。其结果是可以通过nx直接控制3d打印机，完成cad-cae-cam的过程。此外，西门子还与3d打印专家stratasys公司合作，将有可能通过nx直接操作各种stratasys打印机。

　　convergent modeling有望显著的节约时间和成本，帮助消除易于出错的返工阶段，而这以往是处理扫描几何体时的常见问题。此外，这一新技术消除了传统cad建模的限制，为3d打印进行零件优化。nx11简化了设计流程，并为增材制造的发展提供支持，帮助企业将产品开发的创造性提升至全新的高度。

     上海睿现信息科技有限公司是一家专业提供工业级3d打印应用解决方案的科技型企业，公司团队凭借多年的三维领域应用技术积累和服务经验，围绕高端设备、操控软件、工艺开发、检验检测等全产业链应用，致力于为国内外企业和个人消费者提供从技术到产品的全方位应用解决方案。