日前，SynaCore（深核智能）正式发布《自进化：从第一性原理到质量预认证》白皮书。这是继《规模化》之后，SynaCore推出的第二份行业深度研究报告，系统阐述了基于第一性原理的数字孪生技术如何实现从“事后检测”到”事前预认证”的范式跃迁的底层逻辑。

SynaCore CEO王晓燕(Kitty Wang)表示：”《规模化》和《自进化》这两份白皮书的每一个技术路线与产业洞察，源于与全球制造商的真实协作。

SynaCore希望通过《自进化》传递一个信号：这是一份SynaCore与用户共同书写的’技术进化论’——来自消费电子、航空航天、医疗、汽车、能源、船舶、机械等领域的合作伙伴会在白皮书里看到，他们的声音被SynaCore听到和重视。”

预认证：重塑质量保障范式

SynaCore CTO Guglielmo Vastola博士指出：”AM-DT数字孪生根植于第一性原理。’孪’是对物理世界的镜像，’生’则是自我进化的生命力。物理本源——从牛顿力学描述熔池流动，到玻尔兹曼方程揭示热传导与微观结构演化，再到热力学定律约束相变边界，通过AM-DT数字孪生的多尺度仿真实现对变形预测与变形预补偿、微观组织预测，缺陷预测、沉淀相预测、机械性能预测以及热处理预测，为增材制造的规模化应用打下坚实基础。”

© SynaCore

白皮书详细阐释了SynaCore AM-DT数字孪生软件平台如何实现”越打印越精准”的自进化制造。不同于静态仿真，AM-DT数字孪生系统提供多尺度仿真的端到端的一站式高精度预测能力，并通过传感器持续反馈校准模型参数，基于物理推理量化不确定性并主动学习，使不同品牌的设备都能形成独特的工艺知识资产。除此之外，SynaCore AM-DT数字孪生软件内置的Advanced Mesher、AI Alloy与Adaptive ToolPath三大模块，分别攻克复杂构件网格化处理、智能合金开发（当前支持镍基合金、钛基合金、铁基合金，不久将支持铝合金的智能化开发），与自适应扫描策略等规模化瓶颈，构建镜像与共生的自进化机制。

基于第一性原理物理学算法，SynaCore AM-DT 将数字孪生转化为自进化智能，使不同OEM 厂商的增材制造设备能够进化出各自独特的“大脑”，在此基础上增材制造设备厂商不仅可以通过设备“大脑”破除加工过程“黑箱”问题，可以加快设备迭代速度，提高参数优化能力，并且还可以针对不同的应用开发专机。

© SynaCore

不久的未来，这种自进化能力的终极价值指向预认证（Pre-qualification）——通过高保真数字孪生在零件实际制造前生成”数字出生证明”，将”制造-检测-认证”的事后验证，转向”仿真-优化-验证-制造”的事前保证，为分布式制造与数字供应链奠定信任基础。

以倾听为根基：与用户共建数字资产

传统的制造范式——基于经验试错、依赖大量破坏性试验、耗时数年甚至数十年的认证周期——正在被一种全新的范式所取代。这种新范式的核心，正是数字孪生（Digital Twin）技术，而它的终极形态，将是自进化（Self-Evolution）与预认证（Pre-qualification）的深度融合。

SynaCore作为中立的基础设施运行，其根基是普适的第一性原理——即不属于任何单一实体的物理定律——赋能制造商完全掌握其独特“数字DNA”的所有权。由于每种品牌商设备、制造商制造的每种零件都是独一无二的，制造商数据与SynaCore 数字孪生基础设施融合所产生的智能同样具有属于设备品牌商和零件制造商的独特性。这种专属性属于设备与制造商的专有资产价值，成为持续增值的数字资产，进而不断进化和强化其设备和零件制造的竞争优势。

对高校及科研机构，AM-DT数字孪生独有的自进化架构使得研究人员得以在虚拟环境中完成“成分-工艺-组织-性能-热处理”的全链条洞察能力，将科研知识与努力沉淀为可复用的数字资产。对于金属材料开发商，AM-DT数字孪生平台内集成的AI Alloy使新合金体系的开发无需从零积累经验和数据，显著降低研发成本与风险。这种持续进化的智能引擎，正将增材制造从经验依赖型工艺转变为可预测、可设计的材料创新基础设施。

SynaCore白皮书中强调，技术的终极价值在于服务人类社会的可持续发展。作为一家“重视用户反馈和用户价值创造”的企业，SynaCore将白皮书定位为与用户持续对话的载体之一。

“这份白皮书源于用户的信任与宝贵反馈，”王晓燕表示，”数字孪生的研发和持续优化离不开大量的制造数据和制造商的协同，正因与不同领域制造商的紧密互动，AM-DT才能在新加坡科技研究局（A*STAR）高性能计算研究所（IHPC）的开发过程中持续被验证、被优化，最终锤炼成历经实践考验的成熟软件。”

SynaCore承诺保持快速迭代，紧跟市场需求。SynaCore欢迎全球制造商访问www.synacore.net申请试用，并明确表示：”我们视这为一种合作关系——您在实际使用中遇到的问题和想法，会直接帮助改进产品；同时您也在构建属于自己的、独特的数字资产。”

“世间没有两片完全相同的树叶，也没有两次完全相同的打印，但这一切都归属于同一个充满进化的系统，受第一性原理所规范，”《自进化》白皮书结语写道，”我们期待与您一起，以数字智能驱动真实制造，共同推动行业发展。”

知之既深，行之则远。基于全球范围内精湛的制造业专家智囊网络，3D科学谷为业界提供全球视角的增材与智能制造深度观察。有关增材制造领域的更多分析，请关注3D科学谷发布的白皮书系列。

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很多人以为创成式设计是拓扑优化或程序建模的一个分支。但实际上，创成式设计是是一个人工智能驱动的流程，利用云来通过探索成千上万的建模可能性来推动创新设计，而不是简单地从原来的设计方案中探索如何减少材料。

不过之前的创成式设计通常并不考虑加工的限制，虽然3D打印在制造复杂的设计方面有着先天的优势，但是很多设计结果还需要CNC数控加工来实现更高的精度与表面质量，这使得设计与可制造性之间仍然缺乏一定程度的衔接，而Fusion 360 创成式设计2.5轴版本，从设计端衔接3D打印与机加工正在打通设计与制造衔接的最后一公里：3D打印技术与传统制造技术的设计折衷。

 为3D打印技术特点而重新设计

通过Autodesk Fusion 360提供的创成式设计功能，设计和可制造性都是内置的。增材制造和3轴以及5轴铣削加工之间具有各自的特点，这些特点使得这两者之间似乎隔了难以逾越的“鸿沟”，而欧特克关于创成式设计的2.5轴版本使得任何拥有数控铣床的人都可以随意使用这种“折衷”的设计来进行加工。

软件公司Autodesk-欧特克和美国宇航局（NASA）喷气推进实验室的工程师们设计的星际着陆器，重量大大小于美国宇航局送往其它行星和卫星的大多数着陆器。是通过金属3D打印，铸造和铣削相结合制造的一个很酷的创成式设计项目的一个例子。

创成式设计-着陆器。来源：欧特克

通过欧特克的创成式设计软件，这个设计方法运用的是大自然的进化结果的防生学计算公式。设计师和工程师们只需要将设计目标、材料、制造材料和成本限制等数据输入到设计软件中，设计软件就能够快速生成多种设计结果作为选项。

的确，迄今为止许多创成式设计的实例看起来都是错综复杂的，这种复杂往往让制造商望而生畏，认为是看似无法实现的设计。但好消息是，创成式设计的适用范围正在扩大，包括支持传统制造工艺。

例如轮椅的金属支撑零部件，源自相同的创成式设计输出。每个零部件具有相同的功能和性能要求，相同的材料，相同的粗糙形式，唯一的区别是制造过程不同。

人工设计与创成式设计。来源：欧特克

图片显示了人工设计的零件以及在2.5轴和3轴CNC机床上铣削的两种创成式设计。

创成式设计不仅在释放3D打印的潜力，也在提升数控机床的自动化效率。自动化是体现在方方面面的，不仅仅是建模过程的自动化，包括加工过程的自动优化，闭环反馈，都使得从3D打印到数控加工，更具备数字化特征。

数控机床通常使用G代码来描述机床的加工信息，如 走刀轨迹、坐标的选择、冷却液的开启等。在这方面，欧特克的Autodesk PowerMill Additive将CAM编程自动化。

视频：Autodesk PowerMill Additive。来源：欧特克

当CNC机床切削金属时，控制器“知道”主轴上的压力及其最大加工效率。如果操作过程中主轴处于其最大负载条件的50％以下 – 这意味着它具有50％的潜能没有被充分利用。

通过与机器控制器的网络连接，可以“监听”控制器，并实时更新在设计软件中自动生成的加工策略。例如，当意识到主轴负载能力为50％，则可以提高进给速率，使刀具更快地切割材料或加大进给使得切割更深，以去除更多材料，从而获得更高的运营效率。

设计和制造的融合是产品制造的必然！创成式设计，自动编程和闭环反馈，使得数控机床加工具备了更明显的自动化特征。而在3D科学谷看来，对于制造商而言，最好的还未到来。很快，产品设计师，机械工程师和制造工程师之间的孤岛将被打破，而增材与减材将被进一步融合。

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了解传统制造与增材制造如何各显其长，敬请参加2019年9月26日的深圳国际注射成型及增材制造技术与应用峰会，并欢迎倾听王晓燕 （3D科学谷创始人）与MIM行业嘉宾共同主持的圆桌话题，探讨MIM与AM的结合（技术与市场的共性），MIM与AM在汽车与3C行业的新趋势及应用。

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由于3d打印技术的独特性，传统的CAD模型数据是不能直接用于3d打印的。从cad模型到实现打印，必须要将cad模型转化为stl格式，根据不同的打印技术处理模型，最后生成能够被3d打印机识别的切片文件，发送给打印机进行打印。这个文件转化和处理的过程叫做3d打印前处理。

VoxelDance的使命就是帮助用户快速完成3d打印前处理。
它有以下特点：
• 合理规划3d打印前处理流程；
• 将所有的功能模块集成在一个平台上，用户只要一个软件就能完成所有的前处理工作；
• 智能化功能模块设计，通过它强大的算法库和优化的算法内核，用户可以一键操作，节约3d打印前处理时间，减少人工操作错误。

 3D打印前处理流程

由VoxelDance实现的3d打印前处理过程主要步骤包括：模型导入，stl模型修复，模型编辑，摆放，生成支撑，切片。

 模型导入

VoxelDance支持所有的CAD格式导入，包括：CLI Flies(*.cli), SLC Flies(*.slc), STL(*’stl), 3D Manufacturing Format(*.3mf), WaveFront OBJ Files(*.obj), 3DExperience (*. CATPart), AUTOCAD (*.dxf, *.dwg), IGES (*.igs, *iges), Pro/E/Cro Files (*.prt, *asm), Rhino Files(*.3dm), SolidWorks Files (*. sldprt, *. sldasm, *. slddrw), STEP Files (*.stp, *. step) 等格式。

 stl模型修复

模型导入后，VoxelDance可以快速检测模型错误，强大的修复算法，可以实现一键全自动修复模型。你也可以进入修复模块，使用修复法向，缝合三角面，关闭细小孔洞，删除噪声壳体，包裹外壳表面等半自动修改工具完成修复。

 模型编辑

vd的模型编辑工具可以根据3d打印的需求对模型进行切割，抽壳，打孔，添加标签，布尔运算，添加晶格结构，z补偿。添加晶格结构可以一键快速生成复杂的晶格结构，节约打印材料。

 摆放

VD的摆放功能强大，特别是2d，3d自动摆放。如果你使用的是sls 3d打印技术，vd的3d摆放功能能够帮助你在打印平台内尽可能多的放置打印零件。基于vd高度优化的内核算法，即使大量的零件摆放也能快速完成。使用vd的子嵌套和矩形烧结盒工具，你可以将一些脆弱的小零件放置在一个小盒子内，不仅可以起到保护作用，也可以方便你从大量的粉末内取出。

 支撑

vd提供多种支撑结构，包括：智能支撑，块支撑，线支撑，点支撑和柱状支撑。你可以一键自动添加支撑，也可以进入支撑模块，进行编辑支撑参数，手动添加支撑，删除支撑等操作。块支撑，线支撑和点支撑采用的是非实体的，线状结构，可以减少支撑的生成时间。柱状支撑主要用于精致的打印零件，比如戒指，耳环等珠宝产品。

 智能支撑

VoxelDance的智能支撑非常强大，用这种支撑算法生成的支撑点位置准确，支撑结构系统整体，减少手动支撑可能造成的人工错误。它采用类似于建筑结构设计的桁架结构，可以保证结构强度的前提下减少支撑材料。

 切片

最后生成切片文件。进入切片模块，你可以预览每一层的切片。如果你的机器有变光斑设计，你也可以在切片模块中设置bp参数，并导出相应的文件格式。

 软件版本与试用

2019年5月，VoxelDance在美国底特律rapid tct上正式发布了VoxelDance的软件。
基础版可以用于dlp打印，是免费的。专业版和旗舰版根据可用于sls, sla, slm打印，不同的打印模块收取相应的费用。

VoxelDance也提供专业版本30天试用期，只要登陆VoxelDance.com，申请试用，填写一些基本信息并提交，VoxelDance就会发送下载链接给你。

文章来源：VoxelDance

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