好萊塢科幻大片《終結者》中,大反派“T1000”機器人,瞬間融化成一堆液體合金,緊接著又瞬間恢復原形。這個對普通人而言,只有在科幻片中出現的場景,在汽車行業而言,卻已經成為現實:一個個汽車零部件從溶漿中“變身”,瞬間成形且沒有浪費。
Carbon 3D公司的聯合創始人和首席執行官Joseph DeSimone先生對《終結者》中T1000機器人“變身”的這一瞬間印象深刻,他夢想著,有一天,汽車零部件的生產也可以做到這樣。
“《終結者II》中T1000機器人給了我們靈感——是否可以借鑒T1000的變身大法,讓部件瞬間從一攤原料中成形,同時不造成原料浪費呢?”
DeSimone曾在北卡羅來納州教授化學,之后創辦了Carbon 3D公司,位于美國加里佛利亞州紅木市。DeSimone認為:“3D打印這個名字并不確切,其本質是2D打印的重疊。Carbon開發的技術實際上基于2D打印——就像噴墨式打印機一樣,把墨平鋪到紙上打印出字母,之后再反復層疊打印,直到字母變成3D。”
其實,3D不是新生事物,它在上世紀80年代就出現了,但其技術實現的關鍵就在于DeSimone提到的“大量生產”。
Carbon公司和德爾福簽訂了長達3年的合作協議,力圖向汽車業證明這種3D打印技術能夠應用到大規模生產制造。
DeSimone說:“德爾福是我們唯一的汽車供應商合作伙伴,因為德爾福擁有強大的3D打印和系統整合能力。想象一下,如果能夠快速打印幾百萬個線束連接器的話,汽車零部件零售店就不必耗費大量庫存,來保存零件。他們只需在接到客戶需求后,將零部件打印出來即可;汽車制造商和供應商的庫存也會大大降低。任何以塑料為原材料的物件,這種3D打印方式能將其改善,制造出更具強度重量比的、形狀更復雜的部件,同時生產速度也大幅提高?!?/p>
德爾福電子電氣架構全球工程副總裁Chris Reider則認為,這種創新3D打印方式將給設計帶來更大自由度,從而改變整個制造行業的面貌。
“當今的制造方法給產品設計帶來諸多限制,我們急需改革汽車部件的制造方式。一旦擺脫這些限制,我們將在汽車重量、性能和成本方面,實現跳躍式進步?!?
這種創新3D打印技術已經在材料和生產能力方面取得了顯著進展,而其在汽車行業的應用解決方案將極具市場競爭性,同時也讓我們離未來越來越近。
今年6月份起,德爾福已經開始將Carbon公司生產的零部件裝配到25輛汽車中去,接下來將通過一系列測試來證明創新3D打印的可靠性。
實際上,這種3D打印技術并不局限于汽車行業的應用。舉個例子來說明:有人心臟病突發,被火速送往醫院,躺在手術臺上,病情岌岌可危。這時候,醫生可以當場為患者量身打印一個心臟支架。醫學、軍事、消費電子、乃至小到定制鞋底,3D打印都蘊藏無限的應用空間。
速度是大范圍應用的突破性因素
“如果能夠解決打印速度的問題,那么使用3D打印進行大規模制造的障礙就會被清除。層層疊加的打印方式確實會造成機械性能缺陷,但如果打印速度非常快,就可以采用具有自我修復功能的材料,從而保證生產出具有卓越性能的產品。”
這種3D打印機看起來就像是家用電熱水器, 只是中間被挖空。一個齊腰高的架子上,裝置了一個盛有液體樹脂的盤子,而盤子底部由特殊膜狀物構成,其作用像好比隱性眼鏡,能透光和氧氣。架子下面有一個光源,發出的光線讓液體原料固化,而透過的氧氣則能防止原料黏著在膜狀物上。整個反應過程、光源、光強度、粘性、氧含量、固化時間以及物件的幾何形狀,都由精密軟件來控制。零件從液體原料中的固化過程是在一個絕緣空間內進行的,這個絕緣空間薄可以到用微米來計算,大概是三個紅細胞的直徑之和。
DeSimone說:“利用這種3D打印技術,生產出的每一個零部件都是一個完整的個體,你看不到層面結構,因為每一層表面的平滑度達到了分子級別?!?/p>
這種3D打印技術已經在一系列以塑料為原料的產品制造上實驗成功,包括乙烯基甲醚、丙烯酸脂、聚亞安酯、生物可吸收性樹脂、硅酮、環氧衍生物、氰酸酯、水凝膠、熔模鑄造樹脂等。
“今天,我們先進行CAD設計,然后制作原型,最后再到大規模生產。很多時候,整個過程在原型制作環節就進行不下去了,因為大部分原型部件不具備合適的機械特性而達不到使用要求?,F在有了這種創新3D打印技術,我們完美解決了產品從設計到生產中關鍵的一環?!?/p>
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