從機器人“會運動”到“會制造”，工業軟件成為機器人3D打印產業化關鍵

近年來，3D打印技術正在從消費級產品制造，快速向工業制造領域縱深發展。如果說桌面級3D打印解決的是“小尺寸、快速成型”的需求，那么機器人3D打印正在探索的是“大尺寸、高復雜度、高性能材料制造”的未來。航空航天結構件、汽車輕量化部件、大型建筑構件、碳纖維復合材料零件，越來越多傳統制造難以實現的結構，正在通過機器人增材制造技術成為可能。在這一過程中，工業機器人憑借多自由度、高柔性以及大工作空間優勢，成為大尺寸3D打印的重要執行平臺。但機器人3D打印真正實現產業化，并不僅僅依靠機器人本體。從技術架構來看，機器人3D打印主要包含三個核心環節：

機器人硬件平臺：負責空間運動和制造執行；

控制系統：負責機器人運動控制；

機器人離線編程與增材制造軟件：負責模型解析、路徑規劃、運動優化以及工藝控制。

其中，工業軟件正在成為機器人3D打印從“實驗室驗證”走向“產業應用”的核心基礎。傳統機器人編程方式高度依賴工程師現場示教，而面對3D打印這種連續軌跡、多軸聯動、復雜曲面的制造場景，傳統方法已經難以滿足快速開發和柔性生產需求。因此，機器人離線編程軟件正在成為機器人智能制造體系中的關鍵基礎設施。作為國內工業機器人軟件企業，南京越擎信息科技有限公司推出的 iRobotCAM具身智能機器人設計與離線編程軟件，正是圍繞具身智能機器人設計、離線編程以及虛擬調試構建的一體化工業軟件平臺。

近日，我們采訪越擎科技創始人唐懷磊先生，深入探討機器人3D打印產業的發展趨勢，以及工業軟件如何推動大尺寸增材制造快速落地。

主持人：首先，請介紹一下越擎科技以及iRobotCAM的發展定位。

唐懷磊：南京越擎信息科技有限公司是一家專注機器人工業軟件研發的企業，核心產品iRobotCAM定位是一款具身智能設計與離線編程仿真平臺，同時覆蓋具向智能設計，機器人離線編程、虛擬調試等應用方向。目前，工業機器人應用正在從傳統自動化向智能制造演進。過去，機器人更多承擔焊接、搬運、噴涂等標準化任務，而未來機器人需要面對更加復雜的制造環境，主要包括非標準化加工， 小批量柔性制造，  復雜曲面加工， 增材制造， 智能化生產。

這些應用對于機器人軟件提出了更高要求。iRobotCAM希望解決的問題，就是通過數字化方式降低機器人應用門檻，讓工程師能夠在虛擬環境中完成機器人設計、工藝規劃、軌跡優化以及程序生成。目前，iRobotCAM基于三維CAD幾何內核平臺開發，以CAD數據為基礎，從架構上解決三維建模場景中存在的應用精度問題，通過建立工業機器人的數字化場景，滿足機器人焊接，噴涂，雕刻，拋光打磨，激光切割，電弧增材，碳纖維3D打印等高精度的應用場景。

主持人：機器人3D打印涉及建筑、航空、汽車等多個行業，不同行業需求差異巨大，如何理解機器人3D打印的核心技術？

唐懷磊：機器人3D打印實際上是機器人技術、CAD技術、運動規劃技術以及增材制造工藝的融合。從工業軟件角度來看，核心挑戰主要包括幾個方面。

第一，三維模型到機器人運動軌跡的轉換

普通3D打印設備通常采用固定坐標體系，而機器人3D打印擁有多個自由度，工業軟件需要完成三維模型解析，打印路徑規劃，機器人姿態計算，多軸運動優化，軌跡仿真驗證。尤其是在復雜曲面打印過程中，機器人末端姿態變化會直接影響打印質量。

第二，實現制造過程的數字化驗證

機器人打印不像傳統加工設備，機器人運動過程中可能存在奇異點，碰撞風險，超出運動范圍，姿態不合理。因此，需要通過虛擬仿真提前驗證。

iRobotCAM具備機器人數字化場景構建能力，可以通過虛擬環境完成機器人運動分析和加工驗證。

第三，實現行業工藝快速適配

不同材料、不同應用，對打印路徑要求完全不同。例如： 建筑打印關注連續堆疊效率； 航空制造關注材料性能； 碳纖維打印關注纖維方向控制。因此，機器人3D打印軟件必須具備開放工藝架構。

舉兩個具體的例子，機器人本體的運動仿真，普通工業機器人大多是六個自由度，而由于3D打印的工藝不同，部分并聯機器人有 十幾個自由度了，而iRobotCAM目前支持數十個自由度的機器人設計與仿真；由于打印工藝各不相同，對精度要求不一，為了滿足不同的3D打印的精度需求，iRobotCAM提供微米級的精度控制，滿足半導體設備等高精度應用需求。技術層面上，iRobotCAM的技術儲備上提供了大量的冗余空間，更有彈性的滿足各類3D打印新工藝的應用需求。

主持人：目前機器人3D打印在建筑行業有哪些應用？

唐懷磊：建筑領域是機器人3D打印最具潛力的應用方向之一。傳統建筑施工存在人工成本高、周期長、復雜結構實現困難等問題。機器人3D打印可以通過自動化方式完成：建筑構件制造； 異形結構打印； 混凝土增材制造；定制化建筑組件生產。 相比傳統施工方式，機器人打印能夠提高制造自由度，實現一些傳統工藝難以完成的復雜結構。

不過，建筑打印對于軟件提出了新的挑戰。例如：

大尺寸模型處理：建筑模型通常數據量巨大，需要軟件具備高效模型處理能力。

打印路徑規劃：建筑打印需要連續軌跡控制，同時考慮材料沉積效果。

虛擬仿真：在真正施工前，需要提前驗證機器人運動范圍和打印效果。

針對建筑3D打印場景，越擎科技開發了專用打印模塊，通過軟件方式降低大尺寸建筑增材制造應用難度。舉個例子，打印的形態各不相同，編程的軌跡各不相同，iRobotCAM提供了豐富的軌跡能力，可以快速滿足建筑的創意設計，通過一鍵打印，用戶無需復雜的操作，即可實現生產。

主持人：越擎科技在機器人3D打印領域有哪些技術突破？

唐懷磊：

機器人3D打印最大的痛點之一，是專業門檻較高。過去，一個機器人打印項目往往需要：CAD工程師，機器人調試工程師，工藝工程師等多個角色協同完成。而iRobotCAM的技術架構是通過軟件平臺把復雜流程數字化。

1. 基于CAD的數據驅動

傳統機器人編程更多關注機器人動作，而機器人制造本質來自產品模型。因此，我們希望建立從三維模型 → 工藝規劃 → 機器人軌跡 → 仿真驗證 → 程序輸出的完整流程。

2. 多機器人品牌支持

工業現場機器人品牌眾多。iRobotCAM兼容包括ABB、KUKA、發那科、安川，廣數，華數，圖靈，埃斯頓等上百個機器人品牌，同時支持機器人庫擴展，提高軟件適配能力。

3. 面向增材制造工藝優化

目前，iRobotCAM已經覆蓋機器人焊接、噴涂、激光加工、電弧增材以及碳纖維3D打印等應用方向。未來，我們希望通過軟件進一步降低機器人增材制造應用成本，讓更多行業能夠快速采用機器人3D打印技術。

主持人：目前3D打印主要有哪些技術路線？機器人3D打印未來有哪些機會？

唐懷磊：目前產業中的3D打印技術路線非常豐富。

激光增材制造主要應用在航空航天， 高性能金屬零部件，精密制造領域，主要優勢在于材料性能高，制造復雜結構能力強。

建筑3D打印主要應用在建筑結構，混凝土構件，大型工程制造領域，優勢在于尺寸突破傳統設備限制，自動化程度高。

塑料增材制造主要應用在工業驗證，快速原型，小批量制造領域。

碳纖維復合材料3D打印主要應用在航空結構件，汽車輕量化部件，高性能工業產品，主要優勢在于高強度，輕量化，結構設計自由度高。

主持人：未來機器人3D打印的發展空間在哪里？

唐懷磊：未來機器人3D打印的發展方向，會從單一設備應用走向智能制造系統。可能有幾個趨勢：

第一，軟件成為機器人制造核心入口

機器人硬件逐漸標準化之后，真正影響應用效率的是軟件能力。

第二，機器人從執行工具走向智能制造平臺

未來機器人不僅完成動作執行，還能夠理解制造任務。

第三，AI推動機器人自主制造

隨著人工智能技術發展，未來機器人可能實現：自動生成制造方案； 自動優化打印路徑； 自動調整工藝參數。 最終，實現從“人操作機器人”到“人定義任務、機器人自主完成制造”的轉變。

結語：工業軟件正在打開機器人3D打印產業化大門

機器人3D打印正在成為智能制造的重要方向。但從實驗室技術到產業規模應用，中間仍然需要解決機器人運動、制造工藝、軟件工具鏈等多個問題。越擎科技通過iRobotCAM構建機器人設計、離線編程和虛擬調試一體化平臺，希望推動機器人從“能運動”走向“能制造”。隨著工業軟件、人工智能以及增材制造技術持續融合，大尺寸機器人3D打印或將在航空航天、建筑、新能源汽車以及先進制造領域迎來更廣闊的發展空間。