3D打印新态势

2020-07-22

说到3D打印,大家会想到什么呢?打印一个小玩偶?或者是一个小零件?不过,虽然我们经常能在新闻上听到3D打印出来的各种各样的东西,但这些东西都是「样品」,都还没进入大量生产的阶段。美国麻省理工学院每年都会评选出一个名单,名单上包含了当年全球五十家聪明的公司。在新出炉的名单上,有一家来自硅谷的3D打印公司位列榜单的第十八名。这家公司叫 Carbon,就是英文里「碳元素」这个词Carbon( [ka: rban))这家公司,2013年オ成立,让3D打印实现量产成为可能。在这个榜单上,这家公司和一些苹果、因特尔之类的巨头公司排名不相上下;通用电气和谷歌等巨头都是它的投资人。目前,这家公司已经融资两亿多美元了现在做3D打印的公司很多,而这家公司之所以能够脱颖而出,就是因为它倡导了硅谷的一个新趋势:那就是,3D打印势必要从小众的、打印着玩儿的这么一个技术,走向批量生产」的方向。而这家公司做的,就是让3D打印批量生产这件事儿成为可能尔知道吗?现在市场上主流的「3D打印」,严格来说根本都不算是3D打印。传统的3D打印,其实就是一遍一遍地2D打印,技术也是2D打印的技术,然后再把打印出来的东西一层一层地「摞」起来这就是 Carbon的3D打印和其他公司的不同之处:它不是一层一层「據」起来的,而是整个从水槽中绥绥升起的不止是听上去比现在的3D打印更酷炫, Carbon还能解决现在市场上这种

「3D打印」的三个问题

一,速度太馒,有时候打印个东西要好几个小时

二,「一层一层地打印」,这样打印出来的零件质量有缺陷

三,可以用来3D打印的材料太少。这三个因素加起来,你就知道为什么现在做不到用3D打印大量生产了吧!而 Carbon的技术和传统3D打印相比,有这么几个优点一,打印速度快,某些情況下能比其他的3D打印速度快上好几干倍二,能用作3D打印的原料更加广泛,比如橡胶状弾性体,或者耐用的硬塑料,都可那么 Carbon是怎么做到的呢?这个公司的技术核心,就是「数字光合成技术」。Carbon运用高分子化学中的知识,利用光和氧气让零件从水里「长」出来。光,可以吧液体树脂变成固体,而氧气呢,能够压抑这一过程。而 Carbon做的,就是准确地制光和氧气。那么,它具体是怎么做的呢?我们可以把 Carbon的打印机想象成一个洗碗池,当然了,人家里面装的不是測锅水,而是一种特殊的、专门用来3D打印的液体。这个洗碗池有个特点:它的底部有个窗口,底下放着一个投影仪,这个投影仪负责往上面投紫外区域的光。你可别小看这个洗碗池的「窗口」:这个窗口不仅能让光线透过去,还能透过氧气。这有点像什么呢?有点像我们平时佩載的隐形眼镜。传统的3D打印是怎么做的呢?在传统方法中,当平台降下来的时候,氧气透不过去这「窗口」,也就是说,打印机做出一个2D的图形,然后把它粘到窗口上。说到3D打印,大家会想到什么呢?

      如果想打印下一层,你得先把这一层从窗口分离出去,重新注入树脂、重新定位,一遍一遍重复。你想啊,这么一层一层的打印,速度肯定就馒下来了这就是为什么 Carbon这个「洗碗池」底部的「窗口」这么特殊:记得我们刚才说过光线和氧气这对化学反应里的「冤家」都能透过这个「窗口」吗? Carbon的方法是在光线照到底部的同时,氧气也透过底部,阻碍反应,也就是3D打印成品里「镂空」的部这就是我们刚才提到的「数字光合成技术」,简单地说,「数字光合成技术」就是让光和氧气同时发生作用,让3D打印能够在一瞬间完成。怎么样,是不是听着很神奇了打印得特别快, Carbon打印出来的东西和传统的3D打印相比,还有一个非常大的好处,就是它打印出来的零件是完整的一块。我们刚才也说了,传统的3D打印是一层一层的打,打出来的零件有些特性会受到影响,比如说表面不够光滑。但 Carbon打印的3D零件,是一瞬间「一起」打印出来的,而不是一层一层打印出来的,所以它的表面特別光滑,看起来像注塑成型制作出来的零件,非常了不起。提高了打印速度、扩大了打印的原材料后, Carbon说了,3D打印终于可以被用在规模化的生产中了。他们公司的口号就是:「生产样本没意思,大量生产才有意思。」而这句口号,恰好说出了3D打印这个行业的新趋势。我们现在的生产流程是怎样的呢?首先,产品设计师把一款产品设计出来;设计出来以后,先把样品生产出来,大家把样品拿在手上,摸一摸看一看,看看这个东西是不是和想象中一个样子;大家觉得样品没问题了以后,再找到工厂,让工厂给机器开模。「开模」就是生产过程中模具的开发制作,在生产工序里面,这个步骤是更花钱的;等模开好了之后,才可以开始批量生产。说到3D打印,大家会想到什么呢?打印一个小玩偶?

而用类似 Carbon这种「数字光合成技术」的3D打印,就能跳过中间建模那些步骤从「设计」这一步直接跳到批量生产。你比如说,近期他们和回迪达斯合作,准督生产十万双运动鞋,这些运动鞋的与众不同

之处就在于,它们的气垫都是3D打印出来的。这款气垫看上去有点像蜂窝,上面有很多非常细密的镂空部分,让这个气垫有非常好的绶冲性,穿着这双鞋跑步,能大大减少跑步对膝盖的伤害。

和传统鞋垫比起来,这种3D打印出来的鞋垫有四个好处

一,它非常非常轻

二,这个鞋垫非常柔韧、灵活

三,特別耐用

第四,和传统鞋垫相比,它的诞生过程可谓非同寻常:它是直接从液体打印出来的而不是我们刚オ说的,先做样本看看、再让工厂开模也就是说,以后谁能找到一种快速、大量制造高质量零件的办法,谁就能改变制造业。

换句话说,「制造业」的竞争,实际上就是「谁能按需求定制、还能吧东西做得又快又好」的比这个技术在我们的日常生活中有哪些应用呢?比如在医疗领域,就算是心脏支架这么精细的东西,我们现在还常常用「均码」,其实没有两个人的身体是完全一样的,衣服还分大小号呢,手术里用到的零件,怎么可能所有人都用一个号呢?像 Carbon这种下一代的3D打印技术,就有可能把这个问题解决了:如果一位病人需要一个心脏支架,3D打印能快速为他打印一个专属于他的、基于他的解剖学构的、可以在一年半载后消失的支架,而不是医生从架子上拿一个标准型号给他除了医疗领域,3D打印还可以被运用在很多其他方面:有人用来打印电动摩托车的精细部件,还有人用来打印矫正牙齿的牙套,等等。除了 Carbon这种新公司,一些老牌科技公司也想在这领域有所作为比如惠普公司就推出了3D打印机打印高强度的尼龙零件;除了用尼龙作为原材料,他们还在研发用橡胶、工程塑料等材料作为原料;而且,惠普的3D打印机自身50%的零部件就是3D打印出来的。

另一家名字叫作「桌面金属」,想用不同种类的金属合金提高打印速度。和其他金属3D打印系统不同的是,这家公司不用激光或切割工具3D打印,而是采用一项专有的单通道喷射技术,让它打印金属零件的速度比现在的方式快100倍に看,为了能让3D打印大规模应用、批量生产,大家都在寻找提高打印速度、増加打印材料的办法: Carbon想用「数字光合成技术」、惠普想以尼龙为原材料、「桌面金属」想用「单通道喷射技术」,但目标都是一样的。说到3D打印,大家会想到什么呢?打印一个小玩偶?


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