ramy  2019-07-29 12:21:03  智能硬件 |   查看评论   

设计、生产一次到位!「3D打印」4个突破正彻底瓦解造物规则

曾经遭企业家嫌太慢、太贵,被传统制造业视为过度吹嘘的技术,现在,3D打印跳脱有限应用,不但能制造高强度的物体,还可以在批量生产发挥本领。

 

什么是3D打印(3D printing)呢?简单来说,3D打印就是「由电脑设计、打印机做出立体物品」的制造方式。「将物体打印出来」的重大意义,可说是2D打印跨越第三维度(3D)的创举,使得生产与设计的界线变得模糊。

 

平面打印技术的突破,最早源自工程师查克·赫尔(Chuck Hull)于1983年发现的光固化成形术(SLA),这项「液体树脂被紫外线照到就凝固」的技术,使得科幻文本的情节走入现实。

设计、生产一次到位!「3D打印」4个突破正彻底瓦解造物规则

▲SLA用特定波长与强度的雷射聚焦到光固化材料表面,是最早提出并实现商业应用的3D打印技术。

 

但是,多数办公室或超商里的打印机,还处于平面印刷的形式,生活中接触3D打印的人不多,大众普遍觉得3D打印是传统制造系统的附属物,脑海中只有打印小型塑胶玩具、数量少、速度慢的印象。

 

其实,随着科技进步,3D打印已从配角变成要角,4大关键特点破除了人们对现况的迷思,当代的3D打印正如火如荼的在各处展开革命。

 

3D打印就是积层制造吗?4大特点看出与传统制造的差异

 

2009年,美国材料试验协会(ASTM)将「3D打印」通称的产制概念,正名为「积层制造」(Additive Manufacturing, AM),并成立委员会(Committee F42)订定相关标准。

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▲由美国材料试验协会(ASTM)成立的F42委员会,订定积层制造的相关标准与分类。

 

积层制造在2013年被炒作火红,当时欧巴马在国情咨文称它为真正具有革命性潜力的变革技术,希望藉该技术重振美国制造业,《经济学人》更将此视为第3次工业革命不可或缺的一部分,将改变制造业的未来。

 

几经起伏,积层制造在2016年一度被视为过度激情的科技泡沫。时至今日,该技术不再只局限于制造塑胶小形品项,也不只适合于客制化少量零件。

 

像是美国军方用积层制造技术打造F-35与F-22战斗机,并训练海军陆战队使用3D打印机制造装备,用以迅速解决战场上面临的设备故障。屡次获得融资的新创公司Carbon,以20分钟打印一双Adidas球鞋的速度,颠覆产量限制;New Balance也用积层制造平台开发、改造经典鞋款……。

设计、生产一次到位!「3D打印」4个突破正彻底瓦解造物规则

那么,积层制造跟传统制造的差别细节在哪呢?带你一次了解个中差异。

 

1. 多样化的材料选择

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▲Lutetia时期(巴黎古拉丁语名)石灰岩制的石像鬼是巴黎圣母院的象徵之一,在今年4月中的一场大火中严重受损。

 

不仅是「塑胶小东西」,越来越多的材料种类能被用在积层制造。

 

适用于重工业、电子产业与高强度消费品的材料,如金属(像是采矿的分离与钻头设备)与合金(最新的技术,是用人工智能寻找多种金属打印组合的超级合金配方)。

 

许多其他材料,玻璃(像是打造钟表的夹板桥)、陶瓷、木材(现在甚至可以打印具有天然木材结构与质量的固体)与石材(如修复历经大火的巴黎圣母院石像鬼)等。

 

以极端环境下使用的高端产品而言,碳纤维或克维拉纤维(Kevlar,防弹背心的必备元素,强度为钢铁的5倍)、纳米复合式强化素材(如纳米碳管CNT)已被广泛运用,最新的研究更聚焦于,将碳纤维应用于形状记忆聚合物(SMP)(遇热变形或塑形)的复合材料。

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▲荷兰设计师Elzelinde的「Upprinting Food」环保食物计划,旨在改造未售出或过剩的食物(如水果、蔬菜、面包和米饭)成为美观的食品,来减少食物浪费。

  
 

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