Autodesk's Robert Yancey over additieve manufacturing, generatief ontwerp en Industrie 4.0

Van ontwerp tot workflow-beheer, speelt software een steeds kritischere rol in additieve manufacturing. Autodesk, een van de toonaangevende spelers in het software-landschap, is een miljard-dollar corporatie die software ontwikkelt voor een breed scala aan industrieën, inclusief productie en bouw.
 
We waren gelukkig in staat te spreken met Robert Yancey, Director of Manufacturing and Production Industry Strategy and Business Development bij Autodesk. Met meer dan 25 jaar ervaring in additieve manufacturing, is Yancey nu verantwoordelijk voor het toezicht op de business- en industriestrategie voor Autodesk's productieoplossingen, inclusief aftrekkende en hybride technologieën, naast additieve manufacturing.
 
Vandaag bespreken we de manieren waarop Autodesk helpt de adoptie van additieve manufacturing te versnellen, waarom generatief zo belangrijk is en hoe de industrie kan bewegen van rapid prototyping naar productie.

Met de uitgebreide achtergrond die u in additieve manufacturing heeft, hoe heeft u de industrie zien evolueren over de jaren?

Een van de hoofd dingen wat er de afgelopen paar jaren is gebeurd is het idee dat additieve manufacturing verder kan gaan dan prototyping.
 
Er zijn toepassingen in medisch en tandheelkundig waar dit al enige tijd het geval is. Maar buiten de medische industrie, wat u begint te zien is dat mensen naar de technologie kijken en realiseren dat ze eigenlijk onderdelen kunnen bouwen of lage volumes kunnen produceren waar het op geen andere manier echt kan.
 
Met kosten die dalen en snelheid die verbetert, is additief voor productie meer een mogelijkheid nu. Natuurlijk zijn er nog steeds genoeg hurdles en uitdagingen om te overwinnen om dat een realiteit te maken. Maar we hebben te maken met veel bedrijven die kijken naar hoe ze additief voor productietoepassingen kunnen gebruiken.
 

Laten we duiken in Autodesk's productaanbod, beginnend met Netfabb. Hoe helpt Autodesk Netfabb het gebruik van additieve manufacturing vooruit te helpen?

Netfabb is printvoorbereidingsoftware. Met het kunnen we met STL-bestanden werken en ondersteuningsstructuren genereren. Die technologie is al enige tijd aanwezig, dus we focussen op het maken van workflows efficiënter.
 
Dat gezegd hebbend, hebben we enkele additionele mogelijkheden binnen Netfabb die unieke voordelen bieden. Bijvoorbeeld, we hebben enkele geavanceerde toolpath-technologieën. De bedrijven die die gebruiken, hebben aanzienlijke snelheidsverbeteringen voor hun proces gezien.
 
Voor metaal additief hebben we ook een simulatiekwalificatie die ons laat de poederbed-fusie technologie simuleren. Dit betekent dat we kunnen kijken naar dingen als resterende spanning, vervorming en recoater-blade-interferentie. U kunt dat allemaal virtueel doen voordat u zich daadwerkelijk commit tot de build.
 
Meer recent hebben we die technologie toegepast op hybride workflows. Hier is het typisch een kwestie van metaal dat gedeponeerd wordt met iets als een draadboogproces en daarna de bewerkingsmogelijkheden te ontwikkelen om het onderdeel na die depositie af te werken – en ook simulatie tijdens dat directed energy deposition-proces te doen.
 

Hoe wijdverspreid zou u hybride manufacturing nu zeggen?

Hybride manufacturing is nog steeds redelijk nieuw, hoewel er veel marktinteresse is.
 
Op dit moment zijn er echt slechts een handjevol klanten die hybride manufacturing volledig benutten. Echter, op beurzen beginnen we veel meer hybride machine-leveranciers te zien voor toepassingen in industrieën als olie- en gasindustrie of voor grotere onderdelen die poederbed-fusie technologieën niet kunnen ondersteunen.
 

Generatief ontwerp is een duidelijk onderdeel van Autodesk's strategie – hoe vult Fusion360 Autodesk's visie van generatief ontwerp in?

Eén ding dat Autodesk generatief ontwerp onderscheidt van anderen die generatieve ontwerpoplossingen aanbieden is dat we u niet een enkele geoptimaliseerde oplossing geven. We geven u een reeks oplossingen die aan uw eisen voldoen, en dan de tools om die oplossingen gemakkelijk te navigeren.
 
Persoonlijk denk ik dat de industrie in het algemeen generatief ontwerp heeft gepositioneerd als een lichtgewicht-tool. Het is bijzonder geschikt voor additieve manufacturing omdat het ontwerpen oplevert die vaak moeilijk efficiënt op een andere manier te produceren zijn.
 
Maar bij Autodesk kijken we echt naar generatief ontwerp als een ontwerpverkenningstechnologie die u in staat stelt om zowel engineering-functie als zakelijke waarde te verkennen.
 
We hebben begonnen heel gangbare productietechnieken te introduceren zoals het kunnen gebruiken van generatief voor twee- of drie-as bewerking. U zult meer daarvan het hele jaar zien komen. Dus generatief ontwerp wordt toepasbaar voor mensen die vandaag productie doen met traditionele productiemethoden.
 
Het andere waar we aan werken is het kunnen inkluderen van meer zakelijke trade-offs: bijvoorbeeld om te kijken naar de trade-offs van kosten of schema of materiaal tijdens het ontwerpproces.
 
Als we beginnen gieten in de workflow te incorporeren, zullen mensen in staat zijn om gelijktijdig trade-offs te maken tussen engineering-prestaties en zakelijke waarde.

Eén ding waar vaak over gesproken wordt is de behoefte aan een nieuwe ontwerpbenadering voor additieve manufacturing. Wat zijn uw gedachten over dit?

 
Ja, dat is zeker een grote kloof. Ik was recent bij een consortium gehost door MIT, waar een hele dag gewijd was aan het onderwerp design for additive.
 
We horen van veel van onze klanten dat ze werken met heel gefragmenteerde workflows. Ze doen het ontwerpproces in een CAD-tool, vertalen dat dan naar een STL-bestand en importeren het in een build-processor, zoals Netfabb. Daarvandaan wordt het naar de machine gestuurd en de machine verzamelt data daarover.
 
Dus u eindigt met deze silos van data die niet goed verbonden zijn.
 
Dat is echt de visie en intentie met Fusion 360: om een enkele omgeving te creëren die u in staat stelt van concept tot print te gaan, en alle data in de juiste context en in het juiste formaat te hebben, gepresenteerd aan de individu op de juiste manier.
 
Er zijn meerdere mensen betrokken bij de additieve manufacturing workflow, en ze hebben allemaal verschillende data nodig en vaak een ander formaat. De visie van Fusion360 is om dat echt allemaal samen te brengen met data in het centrum om deze end-to-end workflow te creëren.
 
We zijn ook geïnteresseerd in samenwerken met andere technologieproviders binnen het additieve ecosysteem – zoals workflow-management software – om te kunnen partneren met mensen die andere technologieën leveren zodat gebruikers hun werk op een gemakkelijke en efficiënte manier kunnen doen.
 

Over partnerschappen en samenwerkingen, Autodesk heeft er redelijk wat aangekondigd, met HP en GE Additive als enkele van de meest recente. Wat is Autodesk's benadering tot partnerschappen en hoe ziet u de rol van collaboratie breder in de industrie?

Nou, de additieve ruimte is nog een relatief kleine industrie. Ik denk dat mensen erkennen dat om te kunnen groeien, u moet collaboreren met andere technologieproviders binnen de ruimte.
 
Dat is zeker wat klanten vragen. Ze worden moe van deze gefragmenteerde workflows en data die in silo's bestaat in hun operatie en niet in staat zijn om het allemaal samen te brengen.
 
We gingen in dialoog met GE Additive en met HP over de afgelopen 18 maanden. Ze uiten een gelijksoortige visie als wij dat een van de dingen die ze zien die hun vermogen om meer machines en meer materialen te verkopen beperkt, is deze gefragmenteerde workflow.
 
Ze wilden met ons werken om een meer consistente workflow voor hun machines te etabliseren.
 
Omdat ze twee van de grootste namen in de industrie nu zijn, besloten we dat ze goede partners zouden zijn om mee te werken om dit probleem op te lossen. Maar onze intentie is dat we een platform kunnen bieden dat elke machine-leverancier in staat stelt een workflow te creëren met Fusion 360 en buiten technologie-leveranciers.
 

Zijn er andere partnerschappen waar u over kunt praten?

We hebben recent een partnerschap aangekondigd met Farsoon en Arkema op TCT Asia.
 
Die is interessant omdat Arkema de materiaalleverancier is, Farsoon de machine-leverancier en wij de software-leverancier.
 
Dus het gaat niet alleen om het materiaal, de machine of het ontwerp; het gaat echt om al die drie – het proces, het materiaal en het ontwerp. Alle drie moeten samenwerken om de beste resultaten te produceren voor mensen die additieve manufacturing gebruiken.
 

Eerder verwijde u naar de lopende shift in additieve manufacturing van rapid prototyping naar productie. Wat zijn de sleutelfactoren nodig om te garanderen dat dit gebeurt?

Dat is enigszins industrie-afhankelijk.
 
Voor zwaar gereguleerde industrieën zoals medisch en luchtvaart is er altijd de vraag hoe ze onderdelen certificeren. Het feit dat u het ontwerp, materialen en proces moet certificeren is eigenlijk niet zo anders dan bij elke andere productietechnologie.
 
Echter, met additief zijn de processen anders en de materialen kunnen anders zijn dus u moet door dat proces heen om certificering te krijgen. Dat is een van de dingen die moet gebeuren om in productie te komen.
 
Dan is er ook gewoon minder vertrouwdheid met de technologie in het algemeen. Bedrijven zien de kans voor additieve manufacturing maar hebben vaak niet genoeg expertise met de technologie om echt te begrijpen hoe snel in productie te bewegen. Er zijn bedrijven die redelijk snel bewegen en anderen die net in die fase komen.
 
Een van de dingen die we vinden is dat veel klanten bij ons komen en gewoon algemene training willen. Ze willen hulp begrijpen waar de kansen en obstakels voor additieve manufacturing liggen, om het proces en de benodigde materialen beter te begrijpen en hoe al deze factoren in het ontwerp kunnen voeden zodat ze kunnen beginnen te verkennen hoe ze deze technologie voor productie kunnen gebruiken.
 
Kosten is ook nog steeds een barrière in veel gevallen. Combineer dat met het gebrek aan kennis in termen van hoe de technologie te gebruiken en te ontwerpen en hoe een business case te maken voor waar additief eigenlijk zinvol is voor het bedrijf, en ik zou zeggen dat er nog redelijk wat beperkende factoren zijn.
 

Heeft deze behoefte aan meer training de inhoud van de Autodesk University gebruikersconferentie beïnvloed?

Nou, Autodesk University is onze gebruikersconferentie die we al een aantal jaren hebben en het is echt een user-driven conferentie. We laten onze klanten eigenlijk veel lessen geven en veel van de content leveren.
 
Er is een proces om te bepalen welke sessies in de algehele agenda opgenomen worden. En ja, we hebben een groeiend belang gezien in additief op Autodesk University. Als u het volgt, zult u zien dat er meer additieve lessen en content op Autodesk University zijn.
 
We kijken ook naar partnerschappen met consultants in de regio en universiteiten. Ik was recent bij MIT, met wie we gepartnerd hebben, en ze hebben veel educatief curriculum ontwikkeld dat gefocust was op de werkende professional, niet studenten.
 
Ze introduceerden hun cursus dit jaar en kregen enorm veel positieve reactie. We werken met hen om die soort trainingscontent te kunnen leveren en Autodesk-technologie te kunnen leveren om te helpen met de ontwikkeling van de trainingscontent.
 
We kijken echt naar buitenproviders om veel van de training te doen en ons te richten op het ontwikkelen van de beste software-ervaring voor onze klanten en voor diegenen die getraind worden.
 

Over de uitdaging een business case voor AM te maken: hoe kan een bedrijf dat nieuw is voor de technologie beginnen met een strategie voor adoptie? Wat zijn enkele factoren die in overweging genomen moeten worden?

Van mijn standpunt, veel bedrijven als ze beginnen betrokken te raken in additief, beginnen met het produceren van onderdelen die ontworpen zijn met hun traditionele processen. Ze kunnen het printen en het is geweldig om een 3D-geprint onderdeel in uw hand te hebben en het te tonen.
 
Maar waar het uit elkaar valt is bij het zoeken naar de business case. Als een onderdeel ontworpen was voor gieten of voor bewerken, zijn die technologieën vaak nog steeds meer kostenefficiënt, met name in matige tot grotere volumes.
 
Deel van de educatie die moet gebeuren wat alignert met de business case is: hoe kunnen we waarde toevoegen aan het onderdeel of het component of het systeem waar additief eigenlijk de enige manier is om die additionele waarde te leveren.
 
U kijkt naar een aantal van de beroemde case studies die er zijn, zoals de leap brandstofspuit van GE – en we hadden een case study met HP met Penumbra. Dat zijn dingen waar u eigenlijk een onderdeel ontwerpt voor additief vanaf het begin. Met dat bereikt u eigenlijk prestatiewaarde.
 
Dus het gaat er echt om het onderdeel met een wit blad te ontwerpen. Natuurlijk moet u de technologie goed begrijpen om dat te kunnen doen en de software-tools moeten dat kunnen ondersteunen. Dat is veel waar we ons op richten.
 

Ziet u belangrijke kansen voor AM in specifieke industrieën of toepassingen?

Natuurlijk zijn medisch en luchtvaart de twee grootste markten nu. Maar als u kijkt naar Autodesk's kernmarkt, wat is voor ontwerp en productie, is de sleutelkans in industriële machines – kleine en middelgrote machine-shops en productiefaciliteiten.
 
Wat interessant is voor ons is dat we eigenlijk redelijk wat interesse zien uit die industrie. Ze zijn veel meer bewust van waar ze hogere tarieven voor onderdelen in die industrieën kunnen hanteren dan de luchtvaart- of medische industrieën.
 
3D-printen voor consumentenproducten begint ook steeds meer aandacht te krijgen.
 
Als het gaat om hybride workflows, is een ander gebied waar we interesse in zien het gebruik van additieve technologie voor tooling. Dat is enorm geweest. Jigs en fixtures zijn al lang met de technologie gebruikt, en er zijn enkele beperkte toepassingen voor tooling-inserts geweest.
 
Maar we zien redelijk wat meer interesse in het idee dat u tooling sneller kunt prototypen en creëren met additief, alsmede meer iteraties doen. Ze gaan misschien uiteindelijk nog naar een traditioneel gesneden tool, maar er is veel waarde die additief kan bieden door het proces.
 
Dan zijn er toepassingen waar u slechts een paar honderd of een paar duizend nodig heeft, waar additieve tooling een meer kostenefficiënte manier is om dat te leveren.
 

Wat over additief voor de bouwindustrie? Het is een die redelijk langzaam is in termen van adoptie van de technologie en toch lijkt er redelijk wat potentieel te zijn.

Toepassingen voor additief binnen de bouwindustrie is zeker op de Autodesk radar en een die we nauwlettend monitoren. We zijn erg goed gepositioneerd om dat te doen omdat bouw een sleutelmarkt is die we adresseren.
 
Ik denk dat we allemaal de video's hebben gezien van robots die beton printen, maar het gaat verder dan het kunnen creëren van gecustomiseerde knopen voor nieuwe gebouwontwerpen. De bouwindustrie kijkt naar de productie-industrie voor richting in termen van hoe meer efficiënte bouwprocessen te creëren en in te tappen op een deel van de technologie die de productie-industrie heeft gebruikt.
 
De huidige adoptiesnelheid is nog heel vroeg. Maar ik zou zeggen dat er redelijk wat belangstelling is in de industrie en er zijn enkele bedrijven die 3D-printtechnologieën voor bouw hebben opgeleverd. Het is een gebied wat we geïndustrialiseerde bouw noemen, wat eigenlijk bouwen meer als een productiefabriek maakt zodat ze de efficiënties daarvan kunnen krijgen.
 
Net zoals we additief zien als een van de tools in de toolbox voor productie, zal additief een van de technologieën in de toolbox zijn voor de bouwindustrie.
 

In termen van AM's rol binnen het bredere productie-ecosysteem, ziet u het meer als een complementair tool aan traditionele productiemethoden?

Additief zal traditionele productie niet vervangen. Maar er zal een rol zijn voor het naarmate adoptie groeit. Dus ja, het kan complementeren. Voor bepaalde toepassingen kan het traditionele productie vervangen.
 
Maar we zien additief als gewoon nog een productietechnologie die nu beschikbaar is voor onze gebruikers, die proberen te achterhalen hoe van een ontwerp naar productie en dan naar de markt te gaan, terwijl dat op de meest kostenefficiënte manier en de beste kwaliteit producten voor hun klanten producerend.
 

Industrie 4.0 is een term die we vaak horen. Wat is Autodesk's visie van Industrie 4.0?

Industrie 4.0, digitale tweelingen … we horen deze termen veel.
 
Het is een interessante omdat we feedback hebben gehad van een aantal van onze klanten die zeggen dat Industrie 4.0 alle hype is en dat het niet echt op hen van toepassing is. Maar dan hebben we andere klanten die daadwerkelijk goede waarde halen uit het kunnen benutten van meer kunstmatige intelligentie, machine learning en data-analyse in hun algehele workflow.
 
Ons standpunt is dat om echt te kunnen komen bij de visie van Industrie 4.0, een belangrijke eerste stap is om de ontwerp- en productieworkflow beter te verbinden.
 
Dat is echt de belofte van Fusion 360. We hebben een geweldige workflow ontworpen voor een bewerkt onderdeel binnen Fusion. U zult die workflow voor additief dit jaar zien verschijnen. Het gaat echt om het verbinden van de data tussen ontwerp en productie.
 
Er zijn natuurlijk verbindingen met downstream-processen zoals kwaliteitscontrole en inspectie, toeleveringsketen en logistiek enz. Maar als we de ontwerp- en productiedata niet verbinden, zal de visie van Industrie 4.0 nooit gerealiseerd worden. Dus dat is echt waar we ons op het moment op focussen: die ontwerp-naar-productie workflow verbinden.
 

Als het gaat om daadwerkelijk het productiezijde van de additieve manufacturing workflow te managen, zou u zeggen dat er momenteel een gat is in dit proces? Kunt u meer uitleggen over hoe u die verbinding ziet gemaakt worden, met name met data?

Het is een grote kloof die we zien over de productie-industrie heen. Alleen op een datapunt, hebben we veel klanten die onze bewerkingstechnologie gebruiken voor het maken van injectiegietvormen. We doen ook de injectiegiet-simulatie. Dus we zijn erg goed verbonden met de injectiegietmarkt.
 
Ik doe een enquête onder het aantal van onze bewerkingsklanten om te zeggen welk percentage van de ontwerpen ze van hun klanten ontvangen die klaar zijn om een tool te snijden. Hun reactie is altijd hetzelfde. In de meeste gevallen zeggen ze dat dat nooit is gebeurd.
 
Wat ik kenmerk is dat wanneer ontwerpers vaak niet goed gevestigd zijn in alle ingewikkeldheden van hun productieproces, ze niet ontwerpen met voldoende inzicht in het productieproces. Wanneer ze klaar zijn met het ontwerp, gooien ze het over naar de productie-operatie.
 
De volgende stap is wat ik omschrijf als "dan begint de dans" – de dans tussen ontwerp en productie, heen en weer, om in staat te zijn om iets te krijgen wat aan de ontwerpvereisten voldoet en geproduceerd kan worden in de tijd en het schema vereist voor het product.
 
Veel van wat we proberen te doen is om die kloof te dichten. We willen in staat zijn om ontwerpers meer inzicht te geven in de effecten van hun ontwerpbeslissingen op de productie-operatie.
 
Het moet de andere kant op ook gaan. Dus een productie-ingenieur kijkt naar enkele kansen om tijd of kosten te besparen in de productie-operatie wat een ontwerpwijziging zou vereisen. Ze hebben geen zichtbaarheid terug naar de ontwerper om te weten of ze die wijziging maken, of het een van de engineering-vereisten van het onderdeel zal schenden.
 
We proberen echt die kloof te dichten en in staat te zijn om inzicht te bieden aan werkende professionals langs het productontwikkelingsproces om de data te hebben die ze nodig hebben in de context die ze nodig hebben om betere beslissingen te maken.
 

Zijn er trends binnen additieve manufacturing waar u enthousiast over bent?

Het is een snel bewegende industrie. Dus er zijn altijd nieuwe bedrijven en technologieën die beschikbaar komen. Enkele van de trends die ik zie waar ik bijzonder geïnteresseerd in ben is meer versterkte kunststoffen. Composiettechnologie vindt zijn weg.
 
Er zijn een aantal bedrijven die interessante processen voor composieten ontwikkelen, wat u stijvere onderdelen geeft, meer afgestemde onderdelen en onderdelen die u op geen andere manier kunt produceren.
 
Hybride technologie is een andere opkomende trend die redelijk interessant is. Het biedt het voordeel om echt traditionele processen zoals lassen te gebruiken en ze op een manier toe te passen waar u hoge-waarde componenten kunt maken tegen lagere kosten en met meer ontwerpflexibiliteit.
 
Ik denk dat we zullen zien dat kosten blijven dalen, snelheden verbeteren voor deze processen. Ik denk dat dat is wat mensen drijft om te denken over additief voor productietoepassingen waar ze slechts duizend onderdelen nodig hebben om een product op de markt te brengen.
 

Aan de andere kant, als er drie dingen waren die de industrie nodig heeft om dat proces te versnellen, wat zouden ze zijn?

De eerste is educatie.
 
De tweede is de certificeringsprocessen. Ik heb luchtvaart en medisch genoemd, industrieën die specifieke certificeringsprocessen hebben, maar ze worstelen er nog mee om dit voor additief te doen.
 
De derde, denk ik, is de design for additive capaciteit. Dingen verergeren verder door het feit dat de ontwerpvereisten voor verschillende industrieën anders zijn. Hoe leer je een algemene les over design for additive met dat in gedachten?
 
Er is ook systeembeperking in de tools. Als u kijkt naar de overgang tussen een CAD-tool en een print-prep-tool, is het probleem dat de CAD-tool gewoon een STL-bestand output, en u werkt met dat. Als u sommige dingen moet wijzigen, moet u terug naar de CAD-tool, het STL-bestand opnieuw outputten, en dan aan wijzigingen werken. Dat is geen heel efficiënt proces.
 
Aan de andere kant, in staat zijn om wijzigingen te maken en snel het effect te zien op het printproces, de materialen die u gebruikt, binnen de CAD-omgeving stelt veel meer iteraties en een efficiënter proces mogelijk.
 
Het is ook deel van wat we proberen te bereiken met generatief ontwerp. Generatief ontwerp definieert het engineering- en zakelijke probleem dat u wilt oplossen, alle variabelen die u heeft en laat de tool honderden haalbare ontwerpopties produceren. U kunt dan snel door die sorteren en bepalen welke de meest interessante zijn voor u om meer analyse op te doen.
 

Tot slot, hoe ziet 2019 eruit voor Autodesk?

U zult beginnen additieve workflows te zien in Fusion 360 verschijnen.
 
We zullen de partnerschappen die we al hebben gevestigd voortzetten om heel naadloze en efficiënte workflows te creëren voor klanten van die machines.
 
We zullen ook blijven op de hoogte blijven van enkele van de nieuwe technologieën zoals composieten of hybride productie die op het toneel komen en begrijpen wat de use cases en toepassingen zijn voor die technologieën en waar die convergeren met onze klantenbasis.
 
Uiteindelijk verdubbelen we onze inspanningen om additieve manufacturing aan de massa's te brengen.
 
Meer over Autodesk's oplossingen: https://www.autodesk.com
 
Over Robert Yancey, PhD

Bij Autodesk definieert Dr. Yancey de business- en industriestrategie voor productie-oplossingen inclusief aftrekkende bewerking, additieve printen/fabricatie, hybride en composiettechnologie. Hij is een erkende leider in generatief ontwerp en productie, geavanceerde simulatie, luchtvaart-structureel ontwerp, en geavanceerde composieten. Hij heeft diplomas van MIT, Virginia Tech en de Universiteit van Dayton in Luchtvaart- en Ruimtevaart- en Materialenengineering.