【案例】全自动3D打印在教学实践中的应用

知名研究机构威斯康星大学麦迪逊分校已在其实验室中配备了采用贝加莱创新自动化技术的先进3D打印机。

威斯康星大学麦迪逊分校是一所著名的排名位居前列的教学和研究机构。一大批美国最好的机械工程师正是出自其工程学院。在2015年秋季，该学院在其实验室中配备了采用贝加莱创新自动化技术的先进3D打印机，以此通过更全面的现实世界应用进一步加强其核心课程实力。

机械工程师需要具备非常多样化的知识和技能，然后才能从事从喷气发动机到医疗器械等设备相关工作。因此，威斯康星大学麦迪逊分校的机械工程课程《制造业基础》是如此全面就变得不足为奇 – 它所涉及的制造业领域除了计量学和工程经济学之外，还包括CNC、控制理论、运动控制、自动化和可编程逻辑。

该课程一直以来都教授这些广泛的概念。然而在过去，每一个概念都是在各自的实验室环境中进行分别处理，有时这会使学生完全领会这些概念在真实世界中的相互关系变得困难。因此，机械工程系利用扩招机会对课程进行了调整，使该科目不仅可以为学生提供紧密结合工程概念的演示，而且还能提供更多实际操作培训。全新设计的科目将增材制造纳入了核心本科课程。实验室活动现在以一个物理设备为中心 – 一个3D打印平台的实验装置。

减少开发时间和复杂性

机械工程系为每个实验室工作台都配备了运行复杂工业自动化软件的熔融沉积成型3D打印机。当助理教授兼机电一体化实验室经理Erick Oberstar看到通过实施新的自动化技术能够进一步增强实验课程的潜力之后，他决定联系贝加莱。双方之间的亲密合作伙伴关系要追溯到2010年，那时威斯康星大学麦迪逊分校机电一体化实验室已经使用贝加莱解决方案，这有助于为学生提供尖端自动化设备和技术。贝加莱能够在一个系统中提供CNC控制以及通用机械控制，这使贝加莱成为满足实验室要求的理想合作伙伴。“贝加莱为我们提供的硬件和软件支持使得新实验室开发和建设变得异常轻松，”Oberstar说道。

通过实施贝加莱解决方案，实验室能够以更少资源实现更多目标。大学机械工程团队所面临的问题是如何从头开始将他们的所有设备切换至一个拥有全新硬件和一整套软件方案的新的增材制造装置。然而由于CNC库和贝加莱mapp技术（一种能够通过使用模块化软件组件来创建机器软件从而大幅缩减时间的开发解决方案）可用性较强，因此实验程序开发变得很容易。标准G代码命令已被嵌入到mapp组件中，从而得以节省团队开发时间，并能使他们转而专注于配置mapp库来使用他们自己的一套传感器和执行机构。“软件开发和部署工作的节奏很快，”Oberstar说道。“我们在秋季学期末开始开发，并在春季学期中间点部署。”

在机电一体化实验室中，自动化控制技术被集成在3D打印机中，从而为学生提供了更多与真实世界中的硬件进行交互的动手机会。当他们在Automation Studio软件环境中编写代码时，他们是在真正地编程，机器将会根据程序生产出实际打印件。为了进一步恪守承诺使培训基于真实应用，贝加莱每个学期都会派一位自动化专家前往机电一体化实验室，共同探讨今天的工业自动化市场以及当前的技术、就业和行业发展趋势。

灵活的一体化控制方案

通过使用贝加莱集控制、显示与运动控制技术于一体的Power Panel和灵活的X20I/O系统，学生可以轻松实现机器逻辑、CNC运动控制和先进的温度控制功能，并利用触摸屏HMI进行人机交互。这种将所有主要控制功能集中在一个系统中的先进性能是适用于实验室环境的理想选择 – 这让学生在短短数月内就能接触到无数话题。

学生对于他们的新实验室非常高兴。3D打印机系统是如此成功，以致机械工程系计划在2016年的课程中推出一个新的采用贝加莱自动化技术的医学实验室应用项目。“我们的实验室已对数百名学生产生影响，”Oberstar解释道，“通过添加更多现实世界应用，并将我们采用贝加莱控制方案的机械工程自动化项目所涉及的概念进行全面介绍，我们想要继续壮大我们的实验室。”

“通过使用贝加莱集控制、显示与运动控制技术于一体的Power Panel和灵活的X20 I/O系统，学生可以轻松实现机器逻辑、CNC运动控制和先进的温度控制功能，并利用触摸屏HMI进行人机交互。”

“双方之间的亲密合作伙伴关系要追溯到2010年，那时威斯康星大学麦迪逊分校机电一体化实验室已经使用贝加莱解决方案，这有助于为学生提供尖端自动化设备和技术。”

“威斯康星大学麦迪逊分校在其机电一体化实验室中配备了采用贝加莱创新自动化技术的先进3D打印机。”

关于贝加莱

贝加莱是一个总部位于奥地利并拥有遍布全球分支机构的创新驱动型自动化企业，2017年7月，贝加莱成为ABB集团的一个业务单元。作为全球工业自动化领域的领导者，贝加莱融合了前沿技术与先进的工程能力，为各个产业客户提供机器与工厂自动化、运动控制、HMI以及集成安全技术的完整解决方案。通过工业物联网通信标准如OPC UA、POWERLINK和openSAFETY以及贝加莱强大的Automation Studio软件开发环境，贝加莱不断重新定义自动化工程的未来。贝加莱保持持续的创新精神，为客户提供更为简化以及超出预期的工业自动化领域前沿技术与方案。