Helio Additive：推出3D打印熱模擬軟件Dragon，預(yù)計(jì)到2030年收入將達(dá)到1億美元

Helio Additive，于2020年在中國成立，現(xiàn)總部位于美國，以其Dragon熱模擬軟件而聞名。此款切片和分析軟件能夠切割單個(gè)體素的3D模型并記錄熱進(jìn)程，以優(yōu)化塑料在受熱膨脹時(shí)的行為。


△Helio Additive團(tuán)隊(duì)

零件幾何形狀、材料和打印機(jī)等因素使3D打印過程變得復(fù)雜。大規(guī)模增材制造意味著要面臨材料、打印機(jī)和幾何形狀相互作用的過程。十多年前，業(yè)界試圖通過更好的打印機(jī)來解決這個(gè)問題，然后用更好的材料。除了使用優(yōu)秀的硬件和材料外，還需要配備優(yōu)秀的軟件！為此，Helio Additive團(tuán)隊(duì)致力于物理打印工藝實(shí)驗(yàn)、聚合物物理建模和模擬這三個(gè)交叉領(lǐng)域，研發(fā)了基于云的熱處理仿真工具——Dragon，可集成到制造工作流程中。

Helio Additive發(fā)展歷程



2023年10月份，有外媒采訪了Helio Additive首席執(zhí)行官兼創(chuàng)始人——David Hartmann，Hartmann講述了他的職業(yè)歷程以及他致力于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造事業(yè)的起因。

Hartmann是一位出生于德國的新西蘭人，曾在德國、上海、香港、印度工作過，并體驗(yàn)過德國拜耳全球總部的嚴(yán)格要求。在一次與頂級(jí)3D打印材料制造商Polymaker首席執(zhí)行官Xiaofan Luo博士的對(duì)話中，他們深入探討了困擾數(shù)字制造的挑戰(zhàn)：“十年前，我們認(rèn)為，如果制造出更好的打印機(jī)，就可以解決可靠性和收縮問題。但其實(shí)，真正解決這一挑戰(zhàn)的唯一方法是深入了解正在發(fā)生的事情背后的物理原理，然后用軟件解決它。”

面對(duì)這一挑戰(zhàn)，Hartmann 離開了拜耳（當(dāng)時(shí)更名為科思創(chuàng)），并于 2020 年開始創(chuàng)建 Helio Additive。盡管新冠疫情造成了市場(chǎng)動(dòng)蕩，但Helio的成立地點(diǎn)靠近 Polymaker在中國的研發(fā)場(chǎng)地，Hartmann 認(rèn)為這是一種戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)。

Helio實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制造的可擴(kuò)展性和可重復(fù)性

Hartmann認(rèn)為，這些挑戰(zhàn)的核心在于聚合物在不同熱環(huán)境中的行為，了解聚合物的熱物理學(xué)及其沉積原理對(duì)于最大限度地減少成品零件的缺陷至關(guān)重要，人們需要了解聚合物如何反應(yīng)、各層如何粘合、如何確保零件中不會(huì)積聚應(yīng)力。

Helio Additive 開始創(chuàng)建專有的打印過程模擬工具，該工具經(jīng)過量身定制，可在任何幾何形狀、打印機(jī)或聚合物上提供快速高效的熱分析。到 2021 年底、2022 年初，Hartmann開始看到一條真正可擴(kuò)展的技術(shù)路徑，這個(gè)軟件完全是云原生的，對(duì)于模擬來說意義重大。但生成大量熱數(shù)據(jù)只是方程式的一部分，Hartmann將原始數(shù)據(jù)比作“一本用你從未見過的語言寫的書”，接下來的挑戰(zhàn)就變成了翻譯。這就是 Helio Additive 的聚合物物理團(tuán)隊(duì)主要參與的地方，建立模型來解釋層間粘合、應(yīng)力松弛、結(jié)晶和其他關(guān)鍵因素。

將這些模型與熱數(shù)據(jù)相結(jié)合一直是該公司的獨(dú)特賣點(diǎn)，通過預(yù)測(cè)熱歷史并以適當(dāng)?shù)姆绞綄?duì)其進(jìn)行解釋，Helio Additive 旨在優(yōu)化數(shù)字制造流程，減少浪費(fèi)并提高打印速度。Hartmann認(rèn)為該公司的角色不僅是解決方案提供商，而且還是推動(dòng)者，他希望向合作伙伴開放API，讓他們所做的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，做出更強(qiáng)大的事情。


△在實(shí)驗(yàn)室收集數(shù)據(jù)

Helio Additive 解讀數(shù)字化制造的“隱藏參數(shù)”

在數(shù)字制造領(lǐng)域，雖然存在大量數(shù)據(jù)，但挑戰(zhàn)在于提取其本質(zhì)。Hartmann表示，這些“真實(shí)參數(shù)”是在此過程中做出的復(fù)雜且通常不可見的決策。Hartmann 強(qiáng)調(diào)了理解聚合物行為的關(guān)鍵方面(聚合物在不同溫度下的流動(dòng)性也不同)。他指出了大多數(shù)輸出​​問題的兩個(gè)主要原因：層粘合和應(yīng)力松弛。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，必須規(guī)范某些隱藏的工藝參數(shù)。

這就需要先進(jìn)的模擬工具，因?yàn)椴僮魅藛T無法在頭腦中做到這一點(diǎn)，人們需要模擬，而且需要體素級(jí)別的模擬！因此，Helio Additive 的方法是揭開這些隱藏參數(shù)的神秘面紗，確保數(shù)字制造的最佳結(jié)果。



適用于大規(guī)模增材制造的軟件——Dragon

Hartmann 解釋說：“Dragon是一個(gè)基于云的軟件引擎。它通過 API 或儀表板提供對(duì)核心工具集的訪問，即針對(duì)任何幾何形狀、任何打印機(jī)和任何材料的熱模擬�！� Dragon的應(yīng)用在大規(guī)模顆粒增材制造中取得了顯著的效果，使用戶能夠“對(duì)參數(shù)集進(jìn)行數(shù)字化實(shí)驗(yàn)”，從而大大減少浪費(fèi)并提高效率。Hartmann 引用了一項(xiàng)案例研究，他們成功地節(jié)省了 300 多公斤材料和 4 周工程工時(shí)。這一成就相當(dāng)于單個(gè)零件廢品率減少了 70%！

Helio Additive 的第一個(gè)產(chǎn)品是專門用于大規(guī)模基于顆粒增材制造的流程儀表板。Dragon for LSGAM模擬打印的熱歷史，并標(biāo)記需要關(guān)注的區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)一次成功的 3D 打印、提高資產(chǎn)利用率并降低廢品率。

Hartmann進(jìn)一步談到了微型工廠的新興趨勢(shì)，強(qiáng)調(diào)僅僅購買打印機(jī)并不能保證零件的質(zhì)量。公司越來越多地建立數(shù)字化制造裝置，納入從材料采購到后處理的各個(gè)階段。借助 Dragon，可以提高透明度并優(yōu)化流程。Hartmann 強(qiáng)調(diào)了 Helio Additive 可能帶來的潛在效率提升，在過去，五名工程師需要 18 個(gè)月的時(shí)間才能將一種新材料引入增材制造領(lǐng)域，現(xiàn)在通過將所有這些實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)移到云端，可以大幅削減這一成本。


△Helio  Additive常熟辦事處

強(qiáng)大功能基于云的熱處理仿真工具，可集成到制造工作流程中，獲得科學(xué)可視化、適印性評(píng)估、成本計(jì)算器、優(yōu)化器等：

●使用現(xiàn)有的物理模型或內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行開發(fā)。

●使用現(xiàn)有的打印機(jī)和材料數(shù)據(jù)或使用標(biāo)準(zhǔn)操作程序來表征用戶自己的打印機(jī)和材料數(shù)據(jù)。

●通過 API，用戶可以訪問原始模擬數(shù)據(jù)或更高級(jí)的分析。

●通過優(yōu)化打印決策來提高效率，從而實(shí)現(xiàn)更快、更可靠的打印。

●通過預(yù)測(cè)和預(yù)防翹曲或開裂等打印問題、降低廢品率、能源消耗和原材料成本。

●通過減少設(shè)置時(shí)間并逐層動(dòng)態(tài)調(diào)整打印速度來提高生產(chǎn)速度。

●設(shè)計(jì)更好的材料，在更廣泛的打印參數(shù)下具有更一致的打印適用性。

●通過確定使用可持續(xù)或可生物降解材料的最佳打印條件來促進(jìn)可持續(xù)實(shí)踐。

●通過預(yù)測(cè)和防止幾何圖形中的打印問題來生成復(fù)雜的幾何圖形。

Helio Additive 推動(dòng)3D打印認(rèn)證工作

Helio Additive 還將自己定位于改善增材制造行業(yè)資格和認(rèn)證流程的前沿。Helio Additive 的解決方案旨在標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)打印過程的理解，確保材料具有一致的層粘合屬性。實(shí)現(xiàn)這種均勻性可以為實(shí)際認(rèn)證鋪平道路，緩解不可預(yù)測(cè)的透氣性等挑戰(zhàn)。考慮到3D打印工業(yè)化所需的高昂費(fèi)用和時(shí)間，Helio Additive 的主張具有切實(shí)的價(jià)值。Hartmann強(qiáng)調(diào)了"認(rèn)證設(shè)備輸出并保持一致的流程"的重要性。

總結(jié)



●正確地打印
1.透明度 - 了解增材制造，逐個(gè)體素。
2.靈活性 - 自由可靠地混合和匹配打印機(jī)和材料。
3.可靠性 - 每次都能獲得一次性正確的結(jié)果。
4.性能 - 提高工業(yè)增材制造的性價(jià)比。

●大規(guī)模增材制造意味著在準(zhǔn)備打印時(shí)始終如一地做出數(shù)十萬次正確的物理決策。  

● Dragon是增材制造過程的熱模擬，可以連接點(diǎn)以定義正確的物理決策。

●打印速度更快、更可靠，客戶可以設(shè)計(jì)更好的打印機(jī)和材料，制造商可以建造可擴(kuò)展的增材制造微型工廠。  

●專注于基于聚合物和材料擠出的增材制造。

●技術(shù)廣泛適用于從桌面工業(yè)到大面積增材制造 (BAAM)。

Helio Additive成立于中國，目前是一家特拉華州公司，擁有來自德國、荷蘭的機(jī)構(gòu)投資者和來自世界各地的天使投資者。研究人員由商務(wù)人士、科學(xué)家和軟件開發(fā)人員組成，致力于解決工藝復(fù)雜性，擴(kuò)大增材制造規(guī)模。通過開發(fā)基于基礎(chǔ)物理和先進(jìn)增材技術(shù)的革命性軟件工具，釋放增材制造的全部潛力，并使增材制造具有可擴(kuò)展性。這將為創(chuàng)作者賦能，推動(dòng)本地化制造，引領(lǐng)世界走向更加可持續(xù)的未來，預(yù)計(jì)到2030年收入將達(dá)到1億美元。