由欧盟“地平线欧洲”计划资助、包含17家合作伙伴的PIONEER项目已于近期成功结束。

该项目于2023年启动，其核心目标是构建一个开放且可互操作的先进制造数字流程。

在此框架内，项目成功将MX3D的线弧增材制造技术应用于土木工程行业承重混合钢结构的生产中。

项目为期三年，结果表明，在完全数字化的优化工作流程支持下，使用WAAM技术增强传统钢制零件的性能同时控制材料消耗是可行的。

荷兰大幅面金属增材制造商MX3D以其WAAM工艺而闻名，该工艺利用电弧熔化金属丝材并通过机器人臂沉积金属，具有高速沉积率和几何自由度。

作为PIONEER项目的一部分，MX3D牵头建设了一条基于WAAM的试产线，旨在为承重混合钢结构的生产建立更高的效率和一致性。

该公司与伦敦帝国理工学院等合作伙伴紧密合作，利用多学科优化手段增强了其机器人增材制造工作流程。

MX3D指出，项目工作已“成功为经过认证的路径规划策略奠定了基础，减少了对物理原型的依赖，并提高了高混合/小批量生产系统的效率。”

PIONEER试产线采用了整体化的生产方法，从早期阶段就考虑WAAM设计原则，建立了一个混合式的设计、制造和认证工作流程。

这使得合作伙伴能够构建出承载能力增加、但无需显著增加材料的混合钢结构。

例如，项目成功生产了高性能混合节点，通过将钢材直接沉积到标准型材上，使节点平均承载能力提高了300%，而材料用量仅增加了100%。

在另一项演示中，通过战略性地添加工字钢梁的3D打印强化结构，混合结构的承载力提高了35%，而质量仅增加了5-16%。

PIONEER WAAM试产线最大的成功之一是生产了22个3D打印节点，这些节点被组装成了一个10米长的承重桁架。

得益于数字工作流程以及设计和验证方面的进步，所有这些节点都是首次尝试就成功完成打印。

这些应用实例均在伦敦帝国理工学院实现，该学院拥有先进的MX3D WAAM系统。

帝国理工学院的团队专注于通过结构设计优化以及对混合钢构件的测试与验证来推进数字化驱动的工作流程。

伦敦帝国理工学院结构工程助理教授Pinelopi Kyvelou表示，PIONEER项目证明混合WAAM是一个在结构上可行的解决方案，其一致性和可靠性对于实际工程应用至关重要。

MX3D研发经理Filippo Gilardi补充道，PIONEER表明WAAM可以融入实际的混合基础设施生产环境，并且已准备好从试点项目转向更广泛的工业应用。