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        如何打印一輛汽車?

        2014-04-29 00:00:00荊棘
        齊魯周刊 2014年41期

        44小時(shí)打印出一輛汽車

        44小時(shí)能做什么?即使不眠不休也只夠看一整部港劇。來(lái)自美國(guó)亞利桑那州Local Motors公司的答案卻頗為霸氣:給我44小時(shí),還你一輛最高時(shí)速80公里的3D打印汽車!

        據(jù)《紐約每日新聞》報(bào)道,這輛名為Strati的汽車近日走上紐約街頭,因外觀奇特引得眾人駐足,Local Motors公司還提供了試駕機(jī)會(huì)。3D打印的玩具、服裝甚至房屋、骨骼都已不稀奇,眼下其顛覆性影響力正蔓延至汽車制造領(lǐng)域。該公司首席執(zhí)行官約翰 羅杰斯認(rèn)為,未來(lái)完成整輛車的打印和安裝時(shí)間將少于1個(gè)小時(shí),“購(gòu)買汽車的消費(fèi)者在付款之后,可以在一旁等待,親眼看著自己購(gòu)買的車被快速組裝起來(lái)?!?/p>

        目前已有萬(wàn)千擁躉的Strati是一款雙座電動(dòng)車,最高時(shí)速可達(dá)80公里,充一次電花費(fèi)3.5小時(shí),單次充滿電可續(xù)航100公里。其獨(dú)特之處在于,只有40多個(gè)零件,而傳統(tǒng)汽車零部件則超過(guò)2萬(wàn)個(gè)。其中大部分零件,如車身、底盤(pán)、中心控制臺(tái)、引擎罩等都由3D打印,諸如發(fā)動(dòng)機(jī)、懸架、變速箱、輪胎、座椅等部件則依然由傳統(tǒng)工藝完成,比如其動(dòng)力系統(tǒng)來(lái)自雷諾汽車公司。

        Local Motors公司稱,Strati全車的零件成本約為3500美金 (約合人民幣21400元)。依客戶不同需求,預(yù)計(jì)售價(jià)將介于1.8-3萬(wàn)美元之間(約合人民幣11萬(wàn)元-18萬(wàn)元)。Local Motors下一步目標(biāo),就是讓打印汽車的行駛合法化。

        由于使用碳纖維增強(qiáng)熱塑性塑料打印,Strati輕而易舉地實(shí)現(xiàn)了減重——其“體重”只有1800磅(約合0.82噸),最薄處的熱塑性塑料只有約0.6英寸(約合15毫米)。作為對(duì)比,2014款馬自達(dá) MX-5 Miata車重達(dá)2480磅(約合1.12噸)。

        從外形上看,Strati金屬外面是黑白的皮革外套,輪廓分明,與跑車相仿。其底盤(pán)像賽車一樣很低,有兩個(gè)定制的皮革座椅。車身邊緣可以清楚看到3D打印層,不過(guò)已經(jīng)被打磨得很光滑。車身雖給人塑料感,但輕盈而堅(jiān)固。啟動(dòng)汽車時(shí),幾乎聽(tīng)不到一點(diǎn)來(lái)自引擎的聲音。不喜歡這個(gè)外形?沒(méi)關(guān)系,你大可以將其熔融,打造獨(dú)一無(wú)二的個(gè)性車輛。

        這也正是3D打印給傳統(tǒng)制造業(yè)生態(tài)帶來(lái)的最大影響。以往汽車制造組織化、規(guī)?;牧魉€生產(chǎn)模式將就此被顛覆,小規(guī)模的定制車輛將成為可能并大行其道。

        在今年9月舉行的美國(guó)芝加哥2014國(guó)際制造技術(shù)展覽會(huì)(IMTS)上,Strati已經(jīng)完成了首秀,Local Motors公司在現(xiàn)場(chǎng)3D打印并組裝了一輛全新的電動(dòng)汽車。羅杰斯介紹稱,“3D打印機(jī)只需要花費(fèi)少于40個(gè)小時(shí)的時(shí)間就能打印出汽車底盤(pán)和車身,工作人員隨后將會(huì)用4天的時(shí)間來(lái)進(jìn)行組裝。在未來(lái)的數(shù)月內(nèi),我們將會(huì)繼續(xù)致力于縮短3D打印車身的耗時(shí),爭(zhēng)取做到少于20個(gè)小時(shí)?!边@位瘋狂的首席執(zhí)行官甚至還提出了全車打印安裝時(shí)間少于1小時(shí)、整車零件少于20個(gè)的目標(biāo)。Local Motors公司還稱,希望能用更大的3D打印機(jī)打印出更大的汽車,比如說(shuō)3D打印的SUV。

        Strati是Local Motors公司首次利用DDM打?。ㄗⅲ篋DM即“直接數(shù)字化制造”,是在零件生產(chǎn)過(guò)程中,直接使用CAD數(shù)據(jù)運(yùn)用增量式制造),也是該方法在汽車領(lǐng)域的首次應(yīng)用。這一極具創(chuàng)新性的3D產(chǎn)品采用的材料科學(xué)和先進(jìn)的制造技術(shù),來(lái)源于全球知名的美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。這個(gè)美國(guó)國(guó)家能源部所屬的大型國(guó)家實(shí)驗(yàn)室目前正專注于研發(fā)一款比目前市面上3D打印速度快200-500倍的巨型高速3D打印機(jī),屆時(shí)Local Motors公司提出的目標(biāo)將不再是癡人說(shuō)夢(mèng)。

        熔融沉積制造采用熱塑性塑料逐層建造零部件,這并非新鮮事物,但采用強(qiáng)度更高的碳素纖維來(lái)制作零部件則是一個(gè)創(chuàng)舉?!斑@個(gè)項(xiàng)目體現(xiàn)了國(guó)家實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)給全行業(yè)提供的一次獨(dú)特機(jī)遇,雙方通力合作尋求更為快速、創(chuàng)新的工業(yè)制造方案。”橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人Craig Blue表示,“這項(xiàng)合作正在推動(dòng)大型增量制造等新興技術(shù)的發(fā)展,并加速美國(guó)制造業(yè)的發(fā)展。”

        3D打?。簭那煽肆ΑⅤr肉、飛機(jī)到人體器官

        中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟把3D打印稱作“上上個(gè)世紀(jì)的思想,上個(gè)世紀(jì)的技術(shù),本世紀(jì)的市場(chǎng)”。事實(shí)上,3D打印技術(shù)源自19世紀(jì)美國(guó)研究的照相雕塑和地貌成型技術(shù)。如今,它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料,通過(guò)逐層堆疊累積的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印技術(shù)在上世紀(jì)80年代就已誕生,只不過(guò)當(dāng)時(shí)還被稱為“增材制造”(Additive Manufacturing),而且一直在工業(yè)領(lǐng)域使用。

        3D打印可說(shuō)是“廿年寒窗無(wú)人問(wèn),一朝成名天下知”。隨著材料和3D數(shù)據(jù)的發(fā)展,3D打印的領(lǐng)域也越來(lái)越廣。在醫(yī)療方面,牙醫(yī)可以用3D打印做病人的牙齒模型;骨科醫(yī)生可以用3D打印進(jìn)行手術(shù)前的規(guī)劃準(zhǔn)備。在建筑行業(yè),建筑師用3D打印出模型,讓圖紙上的設(shè)計(jì)先有個(gè)雛形。此外,3D打印可以在好萊塢電影和動(dòng)畫(huà)中發(fā)揮作用。

        很多中國(guó)百姓知道3D打印是從成龍2012年的電影《十二生肖》開(kāi)始。在片中,成龍佩戴專業(yè)掃描手套來(lái)掃描十二生肖銅首,另外一邊通過(guò)專業(yè)設(shè)備將所掃描的3D數(shù)據(jù)完美打印出高仿銅獸。現(xiàn)實(shí)生活中,這種“逆向工程”也讓3D打印愈來(lái)愈受歡迎。以Stratasys公司2013年收購(gòu)的MakerBot公司為例,后者以桌面型3D打印機(jī)為主。2013年推出的臺(tái)式3D掃描儀,2分鐘就可以輕松掃描一個(gè)小物件。

        日本一家公司曾推出了一項(xiàng)“3D打印人臉巧克力”的服務(wù),可以制作人臉外形的巧克力。利用3D打印技術(shù)提供類似這種服務(wù)滿足了大眾的個(gè)性化需求。

        去年下半年,美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)宣布用改進(jìn)的3D打印技術(shù)打印出了鮮肉,這種利用糖、蛋白質(zhì)、脂肪、肌肉細(xì)胞等原材料打印出的肉具有和真正的肉類相似的口感和紋理。

        美國(guó)《福布斯》雜志報(bào)道稱,空客公司的機(jī)艙設(shè)計(jì)師宣布將從打印飛機(jī)的小部件開(kāi)始,最終在2050年左右用3D打印機(jī)打印出整架飛機(jī)。

        3D打印的巧克力、鮮肉甚至飛機(jī)讓我們驚嘆不已,然而,更讓我們震撼的是它還能打印出人體器官,拯救奄奄一息的生命。最近,美國(guó)俄亥俄州就有一名男嬰在六周大時(shí)被查出患有先天性氣管支氣管軟化,隨時(shí)面臨窒息的危險(xiǎn)。密歇根醫(yī)學(xué)院利用3D打印機(jī),打印出了氣管的形狀以及一塊夾板。然后,醫(yī)生將這塊夾板放入患者胸部。手術(shù)完成后,嬰兒使用了 21 天的呼吸機(jī),隨后便痊愈出院。

        有醫(yī)學(xué)專家認(rèn)為,高清影像、計(jì)算機(jī)和生物材料的3D打印三者結(jié)合,可以針對(duì)指定的病人,促進(jìn)創(chuàng)造出可植入的器件。

        為未來(lái)探索太空打開(kāi)便利之門

        “在未來(lái),機(jī)器可以制造機(jī)器。3D打印機(jī)就是第一波新一代智能機(jī)器,能設(shè)計(jì)、制造、修理、回收其他機(jī)器,甚至能夠調(diào)整和改進(jìn)其他機(jī)器,包括它們自己?!薄?D打印:從想象到現(xiàn)實(shí)》的作者胡迪·利普森和梅爾芭·庫(kù)曼將3D打印定義在智能制造、數(shù)字制造。

        英國(guó)《經(jīng)濟(jì)學(xué)家》周刊認(rèn)為,盡管仍有待完善,但3D打印技術(shù)市場(chǎng)潛力巨大,勢(shì)必成為引領(lǐng)未來(lái)制造業(yè)趨勢(shì)的眾多突破之一。這些突破將使工廠徹底告別車床、鉆頭、沖壓機(jī)、制模機(jī)等傳統(tǒng)工具,改由更加靈巧的電腦軟件主宰,這便是第三次工業(yè)革命的標(biāo)志。這場(chǎng)革命也被三維系統(tǒng)公司總裁亞伯·雷切特勒稱為“個(gè)性化生產(chǎn)的革命”。

        未來(lái)3D打印不僅在陸地上造福人們,而且還能解決太空探索中遇到的難題。如今,美國(guó)宇航局正著手研究將3D打印技術(shù)應(yīng)用于太空探索和旅游中。據(jù)悉,美國(guó)宇航局是3D打印機(jī)采購(gòu)的大客戶,他們當(dāng)前主要是利用打印機(jī)器進(jìn)行新技術(shù)與產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)以及新產(chǎn)品的功能性測(cè)試。2013 年初,最早的3D打印機(jī)制造商之一MakerBot公司證實(shí),宇航局的工程師一直在利用3D打印技術(shù)為模型建造部件,美國(guó)第一架無(wú)人駕駛飛機(jī)的模型的機(jī)翼就是直接用3D打印機(jī)“快速制造”出來(lái)的。可以想象,隨著3D打印的不斷成熟,未來(lái)國(guó)際空間站需要的零部件將不再需要從地球運(yùn)往太空,而只需由地面控制系統(tǒng)輸入一定程序,空間站上的3D打印機(jī)便可以直接制造出來(lái)。

        每一個(gè)新事物的發(fā)展必然會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的問(wèn)題,3D打印技術(shù)也不例外。就在大眾正憧憬3D打印的美好前景時(shí),一則新聞讓人們不得不思考3D打印所帶來(lái)的一些問(wèn)題:5月初,世界第一支3D打印手槍在美國(guó)得州奧斯汀試射成功。在成功試射后,3D打印手槍設(shè)計(jì)圖被傳到網(wǎng)絡(luò)上,并吸引了上百萬(wàn)的下載。這對(duì)于正為控槍忙得焦頭爛額的美國(guó)政府來(lái)說(shuō)無(wú)疑是當(dāng)頭一棒,也引發(fā)了人們對(duì)于由3D打印技術(shù)產(chǎn)生的社會(huì)安全問(wèn)題的深刻擔(dān)憂。

        (文據(jù)《新民周刊》、《南方周末》等)

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