5G＋工業(yè)互聯＋3D打印——航天三院159廠打造智能增材制造生產線

來源：中國航天報，記者： 苗珊珊、鄧雨楠。

日前，中國航天科工三院159廠自主研發(fā)的自主可控增材制造智能生產線突破現有的增材制造單機離散生產模式，首次將智慧物流、工業(yè)互聯網與增材制造技術融合運用，粉末供應、物料運輸及任務調度實現全流程自動化，單機設備利用率與綜合產能大幅提升。

在原有的增材制造單機生產模式的基礎上，該生產線將5G網絡與數字孿生技術相結合，為后續(xù)建設“5G+增材制造”智能產線奠定堅實基礎。

邁向智能制造新高度

當前，隨著航天產品應用的不斷深入，159廠將復雜結構件的規(guī)�；�生產提上日程。走進159廠增材制造技術創(chuàng)新中心的生產車間，增材制造智能生產線上的4臺設備正在工作，技術負責人張文韜介紹，從運送產品開始進行制作，到最終生產出符合要求的成品，僅機械臂和這4臺設備就可以自主完成。

廠房大廳的墻上安裝著一塊碩大的顯示屏，反映生產過程的數據實時跳動，4臺設備的工作運行情況一目了然，機械臂在自動上料、下料。

據介紹，增材制造技術與航天產品結合具有天然的應用優(yōu)勢，如結構功能設計一體化、零件結構拓撲優(yōu)化、提升設計自由度、提高材料利用率、減輕重量、降低制造成本等，原有的單機生產模式已不能完全滿足規(guī)模化的應用服務需求。技術負責人謝林表示，該生產線突破現有的增材制造單機離散生產模式，結合增材制造工藝過程特點，采用一體化布局設計，將打印主機、清粉系統(tǒng)、供粉系統(tǒng)、物流系統(tǒng)以及其余配套輔助系統(tǒng)進行布局，有效節(jié)約設備資源和車間占地。

△圖為工作人員進行增材制造產線巡檢

謝林表示，在傳統(tǒng)單機生產設備中，打印前的基板、缸體以及粉末材料準備工作與打印完成后的粉末清理、缸體運輸等工序無法與設備打印同步進行，會占用設備資源，影響生產進度，造成平衡度較低、各工位負荷不均衡、產品生產效率低下等問題。

針對這一痛點，159廠結合增材制造工藝過程特點，采用一體化布局設計，將打印主機、清粉系統(tǒng)、供粉系統(tǒng)、物流系統(tǒng)以及其余配套輔助系統(tǒng)合理布局，提出5G+工業(yè)互聯網方案，定制化研制連續(xù)生產的增材制造生產線系統(tǒng)。“我們現在的生產場景需要較高的網絡寬帶、較低的網絡時延，5G網絡恰好滿足需求。”謝林說。

“以前天天跑生產線，查看生產進度，搬運材料、粉末、重六七百公斤的缸體及打印完的零件�！睆埼捻w形容道，現在的智能化增材制造系統(tǒng)使員工從過去高強度的手工操作員轉型成為了“指揮員”和“監(jiān)督員”。

5G，讓工廠更“聰明”“智能”

“我們現在的增材制造生產線系統(tǒng)是運用5G技術，通過數字賦能實現的。”謝林說，159廠利用5G技術“大帶寬、低時延、高可靠”的特性，將“5G+工業(yè)互聯+增材制造”相結合，從而對增材制造生產過程中的各類數據進行快速采集、分析及應用，實現增材制造由傳統(tǒng)單機生產向網絡化、智能化方向轉變，提高增材制造的生產效率。

從生產看，工廠要變得更“聰明”、更“智能”，5G確實是個好幫手。比如，每臺設備通過5G技術實現互聯互通，后臺能夠對各類數據進行快速采集，實現增材制造由傳統(tǒng)單機生產向網絡化、智能化方向轉變，提高增材制造的生產效率。眼下應用5G技術的工廠不少，159廠有何特殊之處？謝林說，“專網”是門道。159廠通過與聯通公司合作，搭建了一個邊緣云專屬服務器，將所有數據傳輸到服務器上，數據不出園區(qū)，就可實現所有生產設備互聯與控制，還能對信息安全進行保護。

△網絡化的3D打印生產線（來源：Grenzebach）

5G將生產數據與工廠內部系統(tǒng)對接，實時的生產產值和數據匯總進行反饋，相關人員隨時可以了解設備產值、動態(tài)，為159廠減員增效、提升品質、降低成本、縮短周期帶來幫助。

“預計到年底，我們會打通物料、倉儲、調度，將熱處理等設備‘搬’進車間，增材制造設備打印好的產品通過AGV小車運輸到下一道工序，相當于建立一個小型的智能工廠�！敝x林說，測試后投入使用的AGV小車如同神經網絡一樣，可以連接所有的工位，把工廠內的自動化孤島一個個都連起來。

對于159廠來說，基于5G工業(yè)互聯的增材制造生產線首次將5G通信、工業(yè)互聯網與增材制造技術進行深度融合應用。未來，159廠將建立基于工業(yè)互聯的5G增材制造智能工廠，形成增材制造技術應用新模式和典型應用場景，使產線具備可復制、可推廣的條件。