Katholieke Universiteit Leuven
Academic NX Solid Edge Simcenter Teamcenter
Katholieke Universiteit Leuven

比利时大学使用 Siemens 解决方案培养未来的产品设计和制造工程师

鲁汶大学, Belgium

NX、Simcenter 和 Teamcenter 帮助鲁汶大学为学生做好制造业数字化转型的准备

Academic NX Solid Edge Simcenter Teamcenter

比利时大学使用 Siemens 解决方案培养未来的产品设计和制造工程师

鲁汶大学, Belgium

NX、Simcenter 和 Teamcenter 帮助鲁汶大学为学生做好制造业数字化转型的准备

quotation marks 鲁汶大学学生还可以不限次数地免费访问 Learning Advantage 电子学习门户网站。 Professor Dr. Ir. Bert Lauwers, 工程技术学院 KU Leuven
挑战
  • 传授产品开发和生产知识
  • 支持学生利用数字化技术
  • 指导学生如何将产品设计、验证和生产结合在一起
成功的关键
  • 允许整个大学的学生使用 Siemens 软件和访问在线学习门户
  • 使用 Solid Edge 和 NX 完成所有设计工作
  • 使用 Simcenter 进行设计验证
  • 使用 Teamcenter 进行信息管理和协同
结果
  • 为学生提供使用完整数字化双胞胎的产品开发技能
  • 助力学生设计出适合生产的优化产品
  • 帮助学生尽可能地提高设计和生产效率

Katholieke Universiteit Leuven

鲁汶大学有多个校区,是欧洲历史悠久的大学之一。该大学专注的几乎所有领域的教育和研究活动均由各个院系和研究团队组织开展。其院系大体组成了三大团队:人文社会科学;科学、工程与技术 (SET);生物科学。其中每个团队都设有一所博士生院,负责博士培训课程。

https://www.kuleuven.be/english/

quotation marks 西门子为我们提供了所需的软件资源,培养学生成为适应未来挑战的工程师。 Professor Dr. Ir. Bert Lauwers, 工程技术学院 KU Leuven
quotation marks 鲁汶大学学生还可以不限次数地免费访问 Learning Advantage 电子学习门户网站。 Professor Dr. Ir. Bert Lauwers, 工程技术学院 KU Leuven

数字化工程教育方法

Katholieke Universiteit Leuven(鲁汶大学)是比利时一所规模庞大的大学。在鲁汶大学主校区以及分布在全国各地的 14 个分校区,设有 50 个院系,共有 58,000 多名学生。其中 20 多个院系组成了该大学的科学、工程和技术团队。2013 年比利时教育系统完成重组之后,在学术层面提供更实用教育的工程学校现已成为更广泛的鲁汶大学教育网的一部分。

“在这个集团内,我们设立了三大工程教育方向:工程科学、工程技术和生物工程,”鲁汶大学工程技术学院院长伊·伯特·劳沃斯 (Ir Bert Lauwers) 博士指出,“对我们来说,学术不仅仅意味着论文的发表。相反,我们认为学术是一种思维方式。鲁汶大学采取的方法可以帮助工科学生做好开始职业生涯的充分准备;作为工业 4.0 的市场创新者,这所大学可以说是欧洲一流大学之一。” 

鲁汶大学追求开放教学,无论哪个专业的学生,均可参观校园内的制造实验室 (FabLab),并可以使用实验室中的设备(包括几台三维打印机)进行实验。

工程科学学院设有五年制课程,全部在鲁汶大学本校内授课。工程技术学院的四年制课程更注重实际运用,分布在比利时佛兰德地区的多个校区内。鲁汶大学在梅赫伦地区有一个德纳尔校区,由鲁汶大学与合作方托马斯·莫尔大学学院共有,学生可以在这里完成三年制的专业学士教育。

图 1:鲁汶大学 eClipse Formula Electric 社团的学生制造大学生方程式挑战赛中使用的电动赛车。在智能制造课程中,他们使用 Siemens Digital Industries Software 解决方案(例如 NX、Simcenter 和 Teamcenter)涵盖整个产品制造流程链。所有图像(除非另有说明):鲁汶大学

学习构建数字化双胞胎

在虚拟产品开发课程中,鲁汶大学来自这两个学院的工程专业学生使用 Solid Edge® 软件,这是 Siemens Digital Industries Software 较为完整的二维/三维计算机辅助设计 (CAD) 系统,可用于对日常产品进行建模。随着装配结构和形状变得越来越复杂,本科三年级学生和硕士学生改为使用 Siemens NX™ 软件。这是一款涵盖了计算机辅助设计 (CAD)、计算机辅助制造 (CAM) 和计算机辅助工程 (CAE) 的领先集成解决方案。在此类课程中,学生将学习运用各种设计方法,包括参数化建模。他们还学习并理解制造流程对 CAD 模型或产品本身可能的影响。

在参与总体任务期间,学生发现信息丢失往往与使用开放的 CAD 文件格式有关,例如,产品交换标准模型数据 (STEP) 或初始图形交换规范 (IGES)。他们的工作成果就是自己设计的产品的数字化双胞胎。

“早在 15 年前,我们的学生便已开始创建数字化双胞胎,远远早于数字工厂或工业 4.0 等名称的出现,”劳沃斯教授表示,“我们向学生明确指出,数字化双胞胎并不完整,除非它能表示产品的全部行为。”

在计算机集成制造课程中,学生先学习如何直接在人机界面 (HMI) 上对机床进行编程。从使用 Solid Edge 创建文件开始,他们先创建简单的对象,例如,为比利时著名啤酒厂设计的啤酒杯的金属模型。随后,学生们使用 NX CAM 开发后处理器,并为五轴数控 (NC) 机床创建程序。

此外,他们还运用 Siemens Simcenter™ 产品组合中的软件,使用产品和机床的数字化双胞胎来仿真验证程序。后来,他们通过实际加工验证上述仿真的结果。

图 2-3:在虚拟产品开发课程中,鲁汶大学学生使用 Siemens Digital Industries Software 的 Solid Edge 软件和 NX CAD 软件对具有复杂装配结构和形状的日常产品进行建模。

可完全扩展的软件支持

在加工齿轮的项目中,机械工程学生将激光工具和 5 轴机床集成在一起,以便在同一台机器上进行预加工、激光淬火和精加工。使用机床轴移动激光的速度太慢,容易导致过度退火。机械工程学生与导师和博士学位 (PhD) 学生一起,将轴移动与激光快速扫描结合在一起。通过使用 NX 软件,他们为这一集成过程开发了后处理器,从而缩短了生产原型齿轮所需的时间。

根据旨在促进创新创业的研究生课程框架的指导,鲁汶大学工程技术学院学生和托马斯莫尔大学学院学生建造电动赛车,一起参加了大学生方程式挑战赛。鲁汶大学 eClipse Formula Electric 社团的学生较多,他们需在紧迫的期限内协调工作。除了使用 NX CAD、NX CAM 和 Simcenter 执行各种仿真任务外,他们还使用了 Siemens Teamcenter® 产品组合中的软件。

除了产品设计和制造等主要活动,鲁汶大学博士生还在利用 Siemens 软件进行骨癌研究。目的是研究骨癌引起的孔腔对相关骨头强度的影响。通过使用 Simcenter,他们可以使用 NX 将扫描到的骨骼信息转换为三维模型,然后对真实骨骼的数字化双胞胎进行强度分析。使用此软件,他们不仅可以创建 NC 程序,而且还可以对真实骨骼 X 射线图像中发现的腔进行铣削,以在真实生命的强度测试中验证结果。学生还应用此方法测试填充腔所用的各种胶的特性。

图 6:鲁汶大学一名学生通过使用 NX 软件对后处理器进行编程,实现了在 5 轴机床上同时进行加工和选择性激光淬火,将完成所有齿轮原型变速箱所需的时间从一个月缩短到了一天。

富有成效的长期关系

“我们提供的课程非常广泛,各个项目可能会需要使用不同的软件产品,”劳沃斯教授指出,“那些深入钻研计算机辅助设计和计算机辅助制造技术的博士生经常使用多种 Siemens Digital Industries Software 产品的组合。”

如今,鲁汶大学面向自己的所有工科学生以及在鲁汶大学协会内各个大学学院学习的学生提供 Siemens 产品。鲁汶大学拥有将近 7000 个 Siemens 制造许可证,学生们可以借用后在家离线使用以完成项目工作。

“鲁汶大学学生还可以不限次数地免费访问 Siemens Learning Advantage 电子学习门户,这个便捷的网站非常易于使用,”劳沃斯教授进一步指出,“用户只需有网络浏览器就能访问,无论是成本效益还是时效性都很棒,非常便于学生掌握 Siemens Digital Industries Software 解决方案的技能和知识。”学生们可以访问大型库中丰富多彩的自学课程并参加测试评估。

这种自由使用工程软件的便捷性得益于西门子与鲁汶大学 30 多年来富有成效的长期合作关系。事实上,用于仿真和测试的 Simcenter 解决方案产品组合的制造商之一 LMS International 正是源于鲁汶大学工程科学学院的分支机构。

双方合作中的一项就是设立“Dual Desk”博士生课程。在此机构中,西门子雇用的研究人员在学术促进人员和行业促进人员的联合监督下进行博士项目研究。此外,西门子还定期组织学术研究人员举办进修或联合实验会议,该项目被广泛视为工业和学术界合作的一种创新方式。

“与 西门子的合作为我们提供了所需的软件资源,让我们能够培养学生成长为适应未来挑战的工程师,”劳沃斯教授表示,“该公司的软件产品组合不断扩充,这给我们带来了更多机会,使我们能够指导学生如何高效地利用数字技术达到目的。”

图 7:鲁汶大学 Agoria Solar 社团的学生使用 Siemens Digital Industries Software 解决方案设计、仿真和制造太阳能车辆,在一年一度的普利司通世界太阳能车挑战赛中大放光彩。
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quotation marks 西门子为我们提供了所需的软件资源,培养学生成为适应未来挑战的工程师。 Professor Dr. Ir. Bert Lauwers, 工程技术学院 KU Leuven