增材制造被普遍的认为是带来下一代工业革命的主要驱动因素，主要的原因是增材制造带来小批量生产的经济性和灵活性，个性化定制的可能性，以及复杂零件生产的可行性。不仅仅改变了我们对原来产品设计的印象，还带来了供应链的改变，缩短了产品上市时间，并且对环境更友好。
然而，3D打印迈向产业化的过程中遇到了一系列的难题，其中包括：如何通过信息管理系统来管理增材制造数据流使得过程高效且可追溯，如何实现工艺可重复性、零件质量的一致性，成熟的认证和质量检测方法等。
正如3D科学谷在《3D打印与工业制造》一书中所指出的3D打印将赋能价值创造，3D打印将带来制造的离散化特点，而如何将离散化的制造能够有机的链接起来并在不同的制造工艺之间实现无缝融合，这是3D打印进入规模产业化的“基础设施”，离开这样的基础设施，我们谈再多的产业化潜力和前景都是无用之功。
2019汉诺威工业博览会上，西门子宣布西门子基于云的开放式物联网操作系统——MindSphere牵手阿里云，正式进入中国。MindSphere将把西门子的工业专长从车间延伸到云上，利用一系列连接技术，数据分析和可视化技术，提高企业对工厂和生产绩效的洞察力，助力科学决策。利用云，企业能够以可持续而经济的方式实现资产管理和数据管理，选择适合自己的便捷的数字化工具，加速数字化转型进程。
本期，3D科学谷与谷友一起来领域西门子所打造的数字企业的“基础设施”，通过历年西门子在汉诺威工业博览会关于数字制造的畅想来理解其数字制造领域厚积薄发的基础所在，并通过西门子在汉诺威工业博览会上关于3D打印的具体举动来领略西门子将增材制造贯穿其数字制造流程的布局与实力。
价值贯穿数字制造
随着西门子在阿里云上的落地，将使得MindSphere能够在合规、稳定、安全的云平台上与中国企业分享其在全球范围内经过积累和检验的成熟经验和成果。随着MindSphere在中国市场的落地生根、演变发展，西门子期待在不远的将来看到一个生长于中国市场、服务于中国市场、包含从终端用户到OEM再到APP开发者的工业互联网生态系统。
由来已久的数字之旅
根据西门子对其参加的汉诺威工业博览会的描述，站在2013年看未来，信息技术不断突破、工业技术日益融合等越来越成为趋势。但是，若干年后我们再回过头来看今天，当基于信息技术的人、产品与机器之间的互动，将是一场真正的工业革命。德国人提出的“工业4.0”依旧振聋发聩，集成的西门子产品线覆盖软件、硬件以及服务业务为制造业的未来打下了坚实的基础。
可以说西门子关于数字制造企业的梦想由来已经，而在2013年就开始全面发力。西门子在制造领域的特色软件服务产品包括从支持完整的加工机械和工厂自动化的设计和工程软件、仿真工具及配套硬件，到与基于云的开放式物联网操作系统MindSphere进行互联的设备等。面对3D打印走向产业化制造领域，西门子还推出了面向增材制造的无缝集成解决方案。
根据西门子，2014年汉诺威工业博览会期间，西门子推出涵盖制造业价值链各个阶段的集成解决方案、大城市全面智能交通管理解决方案、以及可持续能源供应基础解决方案。西门子展示了其如何利用先进技术通过数据链接、智能软件和工业软件推动电气化、自动化、数字化等领域向前发展。这几个问题并没有标准答案，只存在于企业和人们的不断思考和实践中。
2015年，事实验证，数字化企业不再只是一个愿景。能否对企业的整个价值链进行全面的数字化呈现，是提升效率、缩短上市时间的一个决定性因素。2015年的汉诺威工业博览会上，西门子特别设立“数字化展厅“，展示数字化技术在制造业、过程工业以及机械行业等领域的案例和解决方案。
西门子一步一步验证其在数字化制造领域的全面实力和巨人远见！
2019年汉诺威工业博览会期间，西门子提出了“数字化企业–思考工业未来！”
随着客户对产品个性化需求的持续增加，企业必须不断提高生产力和生产灵活性。为此，西门子独特的数字化企业解决方案产品组合，融合虚拟世界与现实世界，助力各行业、各种规模的企业实现更快、更优、更灵活、更安全的生产。
9号展厅是西门子的主展台，展示了西门子针对行业的解决方案，如汽车和化工行业。
诸如柔性批量生产、模块化生产、协作机器人等新技术的发展，正改变着社会对工业企业的需求。在2019汉诺威工业博览会上，西门子展示了如何通过人工智能、边缘计算等尖端技术，不断扩大数字化企业产品组合，如何开拓新途径来利用数字化数据，以此提高生产力，探索新的商业模式。
西门子还展示了西门子电动交通技术，以及西门子产品生命周期管理最新技术。
虚拟与现实
各行各业日益增长的挑战需要全新解决方案来优化生产力和生产效率。关键在于创新利用机器和工厂数据，以获得全新洞察，实现机器、工厂、过程和产品的高水平数字化双胞胎。
通过将自动化、数字化以及人工智能、边缘计算、5G和区块链等尖端技术无缝融合，可将海量数据全面转化为宝贵的知识与技术，阔步迈入数字化转型的全新阶段。
西门子展位，展示了众多精彩用例，如闭环分析、自动导引车、具有卓越可用性和最高效率、基于Web的全新过程控制系统、智能工厂区块链技术、认知自动化工程以及虚拟现实全球协作等技术。
图：德国总理默克尔参与揭幕带增材制造过程的数字制造
根据西门子，制造业数字化已是一个全球关注的话题，该理念被称为“工业 4.0”。新产品必须尽快上市。客户需要个性化产品。瞬息万变的市场需要提高生产灵活性。需要持续提高生产效率，不断缩短开发时间，并高效利用资源和能源。而且，还必须确保并持续提高产品质量。
针对客户和市场需求，数字化企业解决方案能够提供更短的响应时间，它开辟了全新及创新的业务领域。了解更多数字化如何提供竞争优势。
在2019年汉诺威工业博览会期间，西门子还展示了薯片的数字化生产，在3D科学谷看来，不管是工业产品还是可以入口的薯片，数字化制造时代全面到来，正如3D科学谷在《3D打印与工业制造》一书所提到的“制造走向离散，加工技术的衔接走向无缝”。对于“小作坊“型的制造企业来说，小并不可怕，因为离散将是制造的趋势，可怕的是没有数字化，因为离开了数字化这条”血脉“与”神经“网络，这样的模式将被整个时代抛弃。
离散制造无缝衔接
离散制造（Distributed Manufacturing) 是2019年汉诺威工业博览会期间西门子展台的一大核心亮点。
方案模块化、制造离散化
在3D打印领域，西门子于2019年汉诺威工业博览会期间宣布了与EDAG工程公司加强合作。西门子还展示了由EDAG和西门子以及Constellium，Fraunhofer IAPT，Concept Laser和BLM共同完成的轻质铝结构 – “Next Gen Space frame 2.0”。
图：西门子为工业物联网平台MindSphere提供了一个新的应用程序Fleet Manager for Machine Tools。 借助这种基于云的应用程序（MindApp），可以监控全球小型或大型生产站点的机床，并提高其可用性和生产率。来源：西门子
许多汽车制造商在使用3D打印技术用于汽车原型和小批量生产领域。宝马、奥迪和福特经常公开谈论他们使用增材制造技术，而EDAG工程，却是一家在汽车制造商背后的全力以赴、专门致力于开发3D打印汽车技术的工程公司。
“Next Generation Space Frame 2.0”智能模块化系统结合了仿生力学设计和增材制造节点以及高强度，吸收能量的铝合金挤压型材。该概念提供极其灵活的制造解决方案，使其能够支持越来越多的交通产品，同时仍考虑经济因素。
NextGenSpaceframe 2.0的主要功能：
- 基于数字工程流程链，缩短汽车或工业应用领域的增材制造原型和小型系列组件的“上市时间”。
- 工业4.0理念：3D打印铝制车身节点与高强度的铝挤压型材相结合，作为高度灵活的“按需”制造，采用3D弯曲和无夹具连接技术，适用于汽车和工业应用。
- 计算和实际测试表明，碰撞区域可以吸收预测的碰撞能量，并且增材制造节点不会在结构上失效。
- 通过优化流程和最小化支撑结构，可以降低增材制造的成本。
- 西门子无缝工程数据流程链有助于显着缩短开发和交付周期，并确保更高水平的开发成熟度。
EDAG工程公司在生产过程领域提供的专业知识为合作做出了重大贡献。已经创建了量身定制的未来工厂概念，使得为增材制造开发的组件也能够以更大批量生产并转移到实际的批量生产中。该项目成功的另一个重要因素是西门子凭借自己的燃气轮机制造应用（Finspang瑞典工厂和Worchester英国工厂）的知识为工厂自动化和数字化带来的能力。
在汉诺威工业博览会上，西门子推出了使用数字双胞胎成功实现这一转型的第一步。与实际3D打印过程一样，这包括整个增材制造生产链的工业化以及所有后续工艺步骤的“可视”化与可预测化。未来，西门子将创建可扩展的模块，以便从小批量生产到批量生产铺平道路。
图片：西门子关于3D打印-增材制造的数字双胞胎
更好的制造结果
除了与EDAG集团加强合作，西门子还展示了自身为新能源汽车制造所提供的从3D打印结构一体化的电池壳体，到后处理，电池装配等整套的数字化制造解决方案。
根据西门子增材制造副总裁Karsten Heuser博士，西门子新引入的数字双胞胎可以预测3D打印过程中热应力引起的潜在变形。制造企业事先了解这一点，可以在实际开始打印过程之前调整设计，增加热释放支撑结构或补偿校正的对策。
图片：西门子产品设计与生产以及数据管理过程，用于3D打印-增材制造
通过各种同步数据分析，可以进行早期质量预测，西门子Industrial Edge中的人工智能实施和基于云的数据管理使得3D打印过程中逐层质量控制成为可能。数字生产链的所有步骤都由一个集成的软件平台管理。这使用户可以轻松地在端到端价值链中学习和调整设计。而数据一致性由西门子的协作平台Teamcenter管理。
通过在工业4.0环境中使用西门子掌握的所有数字工具来查看生产的执行阶段，带来了重大进步，通过在连续生产中将虚拟与现实世界联系起来，西门子可以为增材制造带来生产力，可靠性和灵活性，并使工业增材制造生产变得可行。
举个例子：在产品的数字双胞胎中，用户可以获得所需的所有冷却通道信息，以便以更加自动化和智能化的方式生成用于粉末去除的算法。通过使用粉末去除过程的数字双胞胎，用户可以在3D打印机仍在运行时完成整个过程并设置所有参数。当在现实世界中执行粉末去除过程时，结果是更高的质量和更高的效率，工业级SIMATIC自动化提供了可控、高效的便利。
正如3D科学谷在《3D打印与工业制造》一书所提到的“工业互联网赋能3D打印制造、商业和发展模式重塑”。西门子是一家值得敬佩的企业，将赋能离散制造，破除制造工艺之间的片段性。我们可以想像如果没有巨头的推动，3D打印将永远停留在一个”水坑”般的僵局中，而无法”汇入”制造业的海洋发挥其价值创造的潜力。
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