推动3D打印规模化，亚琛工大通过开放虚拟化格式（OVF）为数据“瘦身”
ACAM亚琛增材制造中心对增材制造在多功能材料方面的愿景为无限组合的材料与技术，而最终的目标是点击即生产。ACAM亚琛增材制造中心定义达到这个愿景的进阶过程包括5个梯度，当前的世界范围内的发展大多还处在Level 0的水平，Level 0为功能化增材制造过程，Level 1为可预测的增材制造过程，Level 2为自动化的增材制造过程，Level 3为全自动化的增材制造包括前处理与后处理，Level 4为集成化的全自动化不同制造工艺的组合。
当前金属增材制造下游加工步骤尚未实现自动化，部分原因是要制造的零件的几何形状不同，对自动化带来了极大的挑战, 推动3D打印规模化，亚琛工业大学DAP数字增材制造学院最新的研究结果之一是通过开放虚拟化格式（OVF）解决增材制造过程数据过大的痛点。
更快捷、安全的文件处理与传输
增材制造（AM）通过一层一层地堆积材料来构造3D对象，由于在制造精度和可用材料范围方面的重大改进，如今增材制造技术已被认为是有价值的工业生产技术。特别是，基于激光的金属粉末床熔化（PBF）技术的精度已提高到可以3D打印具有高度复杂的几何形状和极其精细的细节的金属零件的水平。这使得PBF-LB / M特别适合于生产高性能的轻质晶格结构。
尽管具有上述优点，但PBF的制造过程还是充满挑战的，通常来说，3D打印过程首先将给定的CAD模型转换为立体光刻（STL）格式的网格表示，然后将网格切成一系列平面轮廓，最后生成激光路径以填充这些轮廓。但是，当切片的三角形数量过多时，三角形的数量会变得非常庞大，处理如此大量的三角形将占用过多的计算机内存和时间，导致无法在计算机上正常运行。当要打印的零件具有高度复杂的内部结构（例如，三重周期性最小表面（TPMS））时，情况就更糟了。由于这些原因，需要一种新的计算流水线来解决因处理PBF 3D打印技术在处理高度复杂的结构而引起的效率挑战。
OVF
根据3D科学谷的了解，没有数字制造数据，就没有增材制造 (AM) - 因此，高效可靠的数据生成和处理是3D打印生产制造过程的基本先决条件。在激光粉末床熔化 (LPBF) 方面，3D打印制造的零件通过计算机辅助设计 (CAD) 软件设计为 3D 模型，接下来，该模型被转换为组件的二维层数据集合——所谓的切片——作为工厂侧的输入，用于在粉末床中一层一层熔化的层。当前很多企业受到庞大的数据量的挑战。这就是亚琛工业大学DAP数字化增材制造学院开发的开放矢量格式 (OVF) 发挥作用的地方。
© RWTH亚琛工业大学
简化数据量，同时增加激光粉末床熔化 (LPBF) 3D打印工艺的制造数据的数据大小：这是亚琛工业大学激光技术和数字增材生产 DAP 学院的科学家们与与弗劳恩霍夫激光技术研究所Fraunhofer ILT共同努力的结果。OVF被称为开放矢量格式，除了显着减少数据量外，还实现了零件设计的数据到生产工厂的高效传输。
只是另一种数据格式？
OVF 的技术基础是广泛使用的序列化技术 Protocol Buffers（“Protobuf”），处理从复杂结构化数据对象到字节流的信息传输。例如，将信息存储在文件中或通过网络发送数据。使用 Protobuf 代码生成器基础架构可以为数十种编程语言和平台提供广泛的兼容性和支持。
同时，Protobuf 的高性能、所有数据的紧凑二进制存储以及灵活的前向和后向兼容性等优势都得到了充分发挥。此外，可以沿工艺链高效地传输与激光粉末床熔化 LPBF 3D打印工艺相关的元数据，例如制造参数、激光功率和扫描速度。
技术特定数据结构的定义是通过 OVF Github 存储库的开源发布以低门槛的方式完成的。
Github 可以极大地促进了工业和研究的访问。Github 存储库针对广泛的兼容性进行了优化，同时可灵活扩展，以便能够映射增材制造的最新数字化发展。广泛的工具组合，例如用于传统格式的转换器，例如将 CLI 转换为 OVF 文件；或完整性检查例程，例如检查轮廓是否闭合；参数是否分配以及图层是否没有间隙，也可以在 Github 上找到。
根据亚琛工业大学，OVF 可用于满足在激光粉末床熔化 (LPBF) 3D打印工艺过程中处理 2D 层输出数据的理想格式的多功能要求。此外，该格式还可用于其他基于扫描仪的激光加工应用，例如激光微结构化和抛光应用。
向LPBF工艺产业化迈进一大步
OVF 的可能应用是多种多样的。通过 OVF 链接数字和物理流程链，由于精简但信息丰富的数据格式，可实现稳健且高效的制造流程。借助这种标准化格式，可以显着减少将数据传输到工厂的手动工作，从而实现自动化。
项目验证-IDAM
出于这个原因，OVF 在亚琛工业大学DAP学院参与的“汽车系列工艺增材制造的工业化和数字化”项目（ IDAM）中得到了有效的使用。IDAM的目标是推动“汽车领域的增材制造（AM）技术的工业化和数字化”。
© BMW
耗资2000万欧元的计划部分由德国联邦教育与研究部（BMBF）资助，并聚集了12个合作伙伴：亚琛工业大学数字增材制造DAP学院、Fraunhofer ILT弗劳恩霍夫激光技术研究所、慕尼黑工业大学金属成型和铸造学院、GKN粉末冶金，宝马集团，Aconity（美铝分拆出来的增材制造业务）等。合作伙伴为可持续地加强德国的技术先锋地位做出持续努力，并为德国在下一次工业革命中的制造强国地位奠定重要基石。（延伸阅读：打造汽车3D打印产线，宝马牵头的IDAM计划发展情况如何？）
IDAM 使用 OVF 组合不同程序的输出或跨制造商的流程链上的自动化子步骤，并合并相应的数据。因此，它是可扩展、模块化和自动链接的激光粉末床熔化 (LPBF) 3D打印工艺生产概念的一部分，该概念是在项目中开发的，用于灵活控制和利用各个工艺步骤。
项目验证-ProCloud3D
OVF 还用于“受保护云环境中的工业 3D 打印切片”项目 (ProCloud3D)。在这里，OVF 可以将 LPBF 3D打印作业从云端逐层流式传输到工厂。通过顺序发送包含参数的层数据，这些数据也包含在 OVF 中，可以避免敏感零件CAD设计文件的交换。因此，新开发的格式对增材制造中安全数据传输的项目目标做出了重大贡献。
值得关注的是，ProCloud3D被选为中国科技部和德国教育和研究部资助的两个项目之一，将成为工业4.0强大愿景和“2015-2020年中国战略”计划的里程碑式示范，国内增材制造企业铂力特是参与单位之一。
© WIBU-威步
ProCloud3D项目的核心成员是亚琛工业大学DAP数字增材制造学院（ACAM增材制造中心研发成员）。
在中国，ACAM 增材制造中心以亚琛工业大学所在的亚琛园区为基础，促进行业获得与亚琛工业大学和弗劳恩霍夫 IPT研究所和弗劳恩霍夫ILT研究所相关的领先科研机构的增材制造专业知识。通过ACAM U-LINK建立 ACAM 与中国大学合作伙伴之间强大而持久的联结与合作。据ACAM 董事Johannes Henrich Schleifenbaum教授介绍，ACAM U-LINK 旨在通过与高校和科研机构的研究合作与学术交流，共同创造协同创新效应，推动增材制造研发能力的发展，并共同为增材制造世界的复杂性导航。(延伸阅读：上海交通大学特种材料研究所与德国亚琛增材制造中心（ACAM）启动增材制造合作研究）
ProCloud3D项目的目标是结合工业3D打印-增材制造（AM）为智能制造和智能服务创建一个整体平台。在工业AM增材制造过程中，3D打印机可以根据数据流中创建复杂的产品，ProCloud3D项目平台将展示如何在云中高效、安全地共享、处理和掌管这些资产。该平台围绕着一个web前端，提供了技术数据库的使用，其中存储了必要的数据、设计和最终制造零件所需的代码。这些数据在整体自动化的处理链中传输和处理，以抵达位于世界其他位置的3D打印机。ProCloud3D涵盖了从客户订购生产服务到必要数据的安全处理和传输，再到将其转化为增材制造服务提供商的实际操作指导的整个流程。
项目验证-IoP
根据3D科学谷的了解，亚琛工业大学参与的“生产互联网” (IoP) 卓越集群项目也在使用 OVF。由于其开放性和语言独立性，可以动态生成单个扫描作业缺陷表面的后处理。使用这项基本技术，在该项目中开发了可以通过云中的数据分析支持的可控扫描仪。例如，在制造了一层之后，可以将表面的照片发送到数据中心。在那里，图像分析动态生成一个后处理 OVF 文件，其中包含有关曝光不足区域的信息。在下一步中，该文件被发送到扫描仪并完成必要的后处理。在此后处理之后，将继续当前活动的作业，或打印下一层。
OVF 对基于扫描仪的激光加工过程的生产数据进行永久、开放和可读的存储。这可以根据 FAIR 原则（可查找、可访问、可互操作和可重用）进行数据存储。根据亚琛工业大学DAP学院的说法，这种方法集成到商业 CAD/CAM 软件中进行数据处理是完全可以想象的。此外，亚琛工业大学DAP学院还将提供用于处理格式的更多工具：在下一步中，将发布用于可视化数据的显示程序。
有关 OVF 的更多信息可以通过 OVF Github 存储库找到：https://github.com/Digital-Production-Aachen/OpenVectorFormat
IDAM 和 ProCloud3D 项目由德国联邦教育和研究部 BMBF 资助。卓越集群“生产互联网”项目由德国研究基金会 DFG 资助（作为德国联邦和州政府卓越战略的一部分）。
名词解释：开放虚拟化格式（OVF）
DMTF的开放虚拟化格式（OVF）标准为业界提供了一个标准的打包格式，用于基于虚拟系统的软件解决方案及为软件供应商和云计算服务提供商解决关键业务需求。OVF已经被国际标准化组织（ISO）采用，并发布与编号为ISO 17203的标准中。
随着虚拟基础设施被快速的采用，对虚拟化平台上和平台之间的虚拟系统分布的元数据格式进行标准化及可移植化的需求也日益突出。在当今的云计算时代，OVF提供了一个平台独立的、有效的、开放的及可扩展的打包及分布的格式，促进虚拟机的移动性及提供给客户独立的平台。
OVF打包可以被用以：
为独立的软件厂商（ISV）发布软件解决方案
为数据中心操作人员将软件解决方案从一个数据中心转移到另一个数据中心
提供软件解决方案
其他场景（需要为软件解决方案提供标准的打包格式）
从用户的额角度看，OVF是个为虚拟设备提供的打包格式。一旦安装，OVF将在用户的基础设施中添加一个独立的、一致的软件应用，用以提供特定的服务。
关于亚琛引领增材制造产业化前沿技术发展的更多领先进展，3D科学谷将展开持续介绍，敬请保持关注！
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