论文部分内容阅读
44小时打印出一辆汽车
44小时能做什么？即使不眠不休也只够看一整部港剧。来自美国亚利桑那州Local Motors公司的答案却颇为霸气：给我44小时，还你一辆最高时速80公里的3D打印汽车！
据《纽约每日新闻》报道，这辆名为Strati的汽车近日走上纽约街头，因外观奇特引得众人驻足，Local Motors公司还提供了试驾机会。3D打印的玩具、服装甚至房屋、骨骼都已不稀奇，眼下其颠覆性影响力正蔓延至汽车制造领域。该公司首席执行官约翰 罗杰斯认为，未来完成整辆车的打印和安装时间将少于1个小时，“购买汽车的消费者在付款之后，可以在一旁等待，亲眼看着自己购买的车被快速组装起来。”
目前已有万千拥趸的Strati是一款双座电动车，最高时速可达80公里，充一次电花费3.5小时，单次充满电可续航100公里。其独特之处在于，只有40多个零件，而传统汽车零部件则超过2万个。其中大部分零件，如车身、底盘、中心控制台、引擎罩等都由3D打印，诸如发动机、悬架、变速箱、轮胎、座椅等部件则依然由传统工艺完成，比如其动力系统来自雷诺汽车公司。
Local Motors公司称，Strati全车的零件成本约为3500美金 （约合人民币21400元）。依客户不同需求，预计售价将介于1.8-3万美元之间（约合人民币11万元-18万元）。Local Motors下一步目标，就是让打印汽车的行驶合法化。
由于使用碳纤维增强热塑性塑料打印，Strati轻而易举地实现了减重——其“体重”只有1800磅（约合0.82吨），最薄处的热塑性塑料只有约0.6英寸（约合15毫米）。作为对比，2014款马自达 MX-5 Miata车重达2480磅（约合1.12吨）。
从外形上看，Strati金属外面是黑白的皮革外套，轮廓分明，与跑车相仿。其底盘像赛车一样很低，有两个定制的皮革座椅。车身边缘可以清楚看到3D打印层，不过已经被打磨得很光滑。车身虽给人塑料感，但轻盈而坚固。启动汽车时，几乎听不到一点来自引擎的声音。不喜欢这个外形？没关系，你大可以将其熔融，打造独一无二的个性车辆。
这也正是3D打印给传统制造业生态带来的最大影响。以往汽车制造组织化、规模化的流水线生产模式将就此被颠覆，小规模的定制车辆将成为可能并大行其道。
在今年9月举行的美国芝加哥2014国际制造技术展览会（IMTS）上，Strati已经完成了首秀，Local Motors公司在现场3D打印并组装了一辆全新的电动汽车。罗杰斯介绍称，“3D打印机只需要花费少于40个小时的时间就能打印出汽车底盘和车身，工作人员随后将会用4天的时间来进行组装。在未来的数月内，我们将会继续致力于缩短3D打印车身的耗时，争取做到少于20个小时。”这位疯狂的首席执行官甚至还提出了全车打印安装时间少于1小时、整车零件少于20个的目标。Local Motors公司还称，希望能用更大的3D打印机打印出更大的汽车，比如说3D打印的SUV。
Strati是Local Motors公司首次利用DDM打印（注：DDM即“直接数字化制造”，是在零件生产过程中，直接使用CAD数据运用增量式制造），也是该方法在汽车领域的首次应用。这一极具创新性的3D产品采用的材料科学和先进的制造技术，来源于全球知名的美国橡树岭国家实验室。这个美国国家能源部所属的大型国家实验室目前正专注于研发一款比目前市面上3D打印速度快200-500倍的巨型高速3D打印机，届时Local Motors公司提出的目标将不再是痴人说梦。
熔融沉积制造采用热塑性塑料逐层建造零部件，这并非新鲜事物，但采用强度更高的碳素纤维来制作零部件则是一个创举。“这个项目体现了国家实验室系统给全行业提供的一次独特机遇，双方通力合作寻求更为快速、创新的工业制造方案。”橡树岭国家实验室该项目的负责人Craig Blue表示，“这项合作正在推动大型增量制造等新兴技术的发展，并加速美国制造业的发展。”
3D打印：从巧克力、鲜肉、飞机到人体器官
中国物联网校企联盟把3D打印称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，本世纪的市场”。事实上，3D打印技术源自19世纪美国研究的照相雕塑和地貌成型技术。如今，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术。3D打印技术在上世纪80年代就已诞生，只不过当时还被称为“增材制造”（Additive Manufacturing），而且一直在工业领域使用。
3D打印可说是“廿年寒窗无人问，一朝成名天下知”。随着材料和3D数据的发展，3D打印的领域也越来越广。在医疗方面，牙医可以用3D打印做病人的牙齿模型；骨科医生可以用3D打印进行手术前的规划准备。在建筑行业，建筑师用3D打印出模型，让图纸上的设计先有个雏形。此外，3D打印可以在好莱坞电影和动画中发挥作用。
很多中国百姓知道3D打印是从成龙2012年的电影《十二生肖》开始。在片中，成龙佩戴专业扫描手套来扫描十二生肖铜首，另外一边通过专业设备将所扫描的3D数据完美打印出高仿铜兽。现实生活中，这种“逆向工程”也让3D打印愈来愈受欢迎。以Stratasys公司2013年收购的MakerBot公司为例，后者以桌面型3D打印机为主。2013年推出的台式3D扫描仪，2分钟就可以轻松扫描一个小物件。
日本一家公司曾推出了一项“3D打印人脸巧克力”的服务，可以制作人脸外形的巧克力。利用3D打印技术提供类似这种服务满足了大众的个性化需求。
去年下半年，美国宾夕法尼亚大学宣布用改进的3D打印技术打印出了鲜肉，这种利用糖、蛋白质、脂肪、肌肉细胞等原材料打印出的肉具有和真正的肉类相似的口感和纹理。
美国《福布斯》杂志报道称，空客公司的机舱设计师宣布将从打印飞机的小部件开始，最终在2050年左右用3D打印机打印出整架飞机。 3D打印的巧克力、鲜肉甚至飞机让我们惊叹不已，然而，更让我们震撼的是它还能打印出人体器官，拯救奄奄一息的生命。最近，美国俄亥俄州就有一名男婴在六周大时被查出患有先天性气管支气管软化，随时面临窒息的危险。密歇根医学院利用3D打印机，打印出了气管的形状以及一块夹板。然后，医生将这块夹板放入患者胸部。手术完成后，婴儿使用了 21 天的呼吸机，随后便痊愈出院。
有医学专家认为，高清影像、计算机和生物材料的3D打印三者结合，可以针对指定的病人，促进创造出可植入的器件。
为未来探索太空打开便利之门
“在未来，机器可以制造机器。3D打印机就是第一波新一代智能机器，能设计、制造、修理、回收其他机器，甚至能够调整和改进其他机器，包括它们自己。”《3D打印：从想象到现实》的作者胡迪·利普森和梅尔芭·库曼将3D打印定义在智能制造、数字制造。
英国《经济学家》周刊认为，尽管仍有待完善，但3D打印技术市场潜力巨大，势必成为引领未来制造业趋势的众多突破之一。这些突破将使工厂彻底告别车床、钻头、冲压机、制模机等传统工具，改由更加灵巧的电脑软件主宰，这便是第三次工业革命的标志。这场革命也被三维系统公司总裁亚伯·雷切特勒称为“个性化生产的革命”。
未来3D打印不仅在陆地上造福人们，而且还能解决太空探索中遇到的难题。如今，美国宇航局正着手研究将3D打印技术应用于太空探索和旅游中。据悉，美国宇航局是3D打印机采购的大客户，他们当前主要是利用打印机器进行新技术与产品的概念设计以及新产品的功能性测试。2013 年初，最早的3D打印机制造商之一MakerBot公司证实，宇航局的工程师一直在利用3D打印技术为模型建造部件，美国第一架无人驾驶飞机的模型的机翼就是直接用3D打印机“快速制造”出来的。可以想象，随着3D打印的不断成熟，未来国际空间站需要的零部件将不再需要从地球运往太空，而只需由地面控制系统输入一定程序，空间站上的3D打印机便可以直接制造出来。
每一个新事物的发展必然会产生相应的问题，3D打印技术也不例外。就在大众正憧憬3D打印的美好前景时，一则新闻让人们不得不思考3D打印所带来的一些问题：5月初，世界第一支3D打印手枪在美国得州奥斯汀试射成功。在成功试射后，3D打印手枪设计图被传到网络上，并吸引了上百万的下载。这对于正为控枪忙得焦头烂额的美国政府来说无疑是当头一棒，也引发了人们对于由3D打印技术产生的社会安全问题的深刻担忧。
（文据《新民周刊》、《南方周末》等）
44小时能做什么？即使不眠不休也只够看一整部港剧。来自美国亚利桑那州Local Motors公司的答案却颇为霸气：给我44小时，还你一辆最高时速80公里的3D打印汽车！
据《纽约每日新闻》报道，这辆名为Strati的汽车近日走上纽约街头，因外观奇特引得众人驻足，Local Motors公司还提供了试驾机会。3D打印的玩具、服装甚至房屋、骨骼都已不稀奇，眼下其颠覆性影响力正蔓延至汽车制造领域。该公司首席执行官约翰 罗杰斯认为，未来完成整辆车的打印和安装时间将少于1个小时，“购买汽车的消费者在付款之后，可以在一旁等待，亲眼看着自己购买的车被快速组装起来。”
目前已有万千拥趸的Strati是一款双座电动车，最高时速可达80公里，充一次电花费3.5小时，单次充满电可续航100公里。其独特之处在于，只有40多个零件，而传统汽车零部件则超过2万个。其中大部分零件，如车身、底盘、中心控制台、引擎罩等都由3D打印，诸如发动机、悬架、变速箱、轮胎、座椅等部件则依然由传统工艺完成，比如其动力系统来自雷诺汽车公司。
Local Motors公司称，Strati全车的零件成本约为3500美金 （约合人民币21400元）。依客户不同需求，预计售价将介于1.8-3万美元之间（约合人民币11万元-18万元）。Local Motors下一步目标，就是让打印汽车的行驶合法化。
由于使用碳纤维增强热塑性塑料打印，Strati轻而易举地实现了减重——其“体重”只有1800磅（约合0.82吨），最薄处的热塑性塑料只有约0.6英寸（约合15毫米）。作为对比，2014款马自达 MX-5 Miata车重达2480磅（约合1.12吨）。
从外形上看，Strati金属外面是黑白的皮革外套，轮廓分明，与跑车相仿。其底盘像赛车一样很低，有两个定制的皮革座椅。车身边缘可以清楚看到3D打印层，不过已经被打磨得很光滑。车身虽给人塑料感，但轻盈而坚固。启动汽车时，几乎听不到一点来自引擎的声音。不喜欢这个外形？没关系，你大可以将其熔融，打造独一无二的个性车辆。
这也正是3D打印给传统制造业生态带来的最大影响。以往汽车制造组织化、规模化的流水线生产模式将就此被颠覆，小规模的定制车辆将成为可能并大行其道。
在今年9月举行的美国芝加哥2014国际制造技术展览会（IMTS）上，Strati已经完成了首秀，Local Motors公司在现场3D打印并组装了一辆全新的电动汽车。罗杰斯介绍称，“3D打印机只需要花费少于40个小时的时间就能打印出汽车底盘和车身，工作人员随后将会用4天的时间来进行组装。在未来的数月内，我们将会继续致力于缩短3D打印车身的耗时，争取做到少于20个小时。”这位疯狂的首席执行官甚至还提出了全车打印安装时间少于1小时、整车零件少于20个的目标。Local Motors公司还称，希望能用更大的3D打印机打印出更大的汽车，比如说3D打印的SUV。
Strati是Local Motors公司首次利用DDM打印（注：DDM即“直接数字化制造”，是在零件生产过程中，直接使用CAD数据运用增量式制造），也是该方法在汽车领域的首次应用。这一极具创新性的3D产品采用的材料科学和先进的制造技术，来源于全球知名的美国橡树岭国家实验室。这个美国国家能源部所属的大型国家实验室目前正专注于研发一款比目前市面上3D打印速度快200-500倍的巨型高速3D打印机，届时Local Motors公司提出的目标将不再是痴人说梦。
熔融沉积制造采用热塑性塑料逐层建造零部件，这并非新鲜事物，但采用强度更高的碳素纤维来制作零部件则是一个创举。“这个项目体现了国家实验室系统给全行业提供的一次独特机遇，双方通力合作寻求更为快速、创新的工业制造方案。”橡树岭国家实验室该项目的负责人Craig Blue表示，“这项合作正在推动大型增量制造等新兴技术的发展，并加速美国制造业的发展。”
3D打印：从巧克力、鲜肉、飞机到人体器官
中国物联网校企联盟把3D打印称作“上上个世纪的思想，上个世纪的技术，本世纪的市场”。事实上，3D打印技术源自19世纪美国研究的照相雕塑和地貌成型技术。如今，它是一种数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可黏合材料，通过逐层堆叠累积的方式来构造物体的技术。3D打印技术在上世纪80年代就已诞生，只不过当时还被称为“增材制造”（Additive Manufacturing），而且一直在工业领域使用。
3D打印可说是“廿年寒窗无人问，一朝成名天下知”。随着材料和3D数据的发展，3D打印的领域也越来越广。在医疗方面，牙医可以用3D打印做病人的牙齿模型；骨科医生可以用3D打印进行手术前的规划准备。在建筑行业，建筑师用3D打印出模型，让图纸上的设计先有个雏形。此外，3D打印可以在好莱坞电影和动画中发挥作用。
很多中国百姓知道3D打印是从成龙2012年的电影《十二生肖》开始。在片中，成龙佩戴专业扫描手套来扫描十二生肖铜首，另外一边通过专业设备将所扫描的3D数据完美打印出高仿铜兽。现实生活中，这种“逆向工程”也让3D打印愈来愈受欢迎。以Stratasys公司2013年收购的MakerBot公司为例，后者以桌面型3D打印机为主。2013年推出的台式3D扫描仪，2分钟就可以轻松扫描一个小物件。
日本一家公司曾推出了一项“3D打印人脸巧克力”的服务，可以制作人脸外形的巧克力。利用3D打印技术提供类似这种服务满足了大众的个性化需求。
去年下半年，美国宾夕法尼亚大学宣布用改进的3D打印技术打印出了鲜肉，这种利用糖、蛋白质、脂肪、肌肉细胞等原材料打印出的肉具有和真正的肉类相似的口感和纹理。
美国《福布斯》杂志报道称，空客公司的机舱设计师宣布将从打印飞机的小部件开始，最终在2050年左右用3D打印机打印出整架飞机。 3D打印的巧克力、鲜肉甚至飞机让我们惊叹不已，然而，更让我们震撼的是它还能打印出人体器官，拯救奄奄一息的生命。最近，美国俄亥俄州就有一名男婴在六周大时被查出患有先天性气管支气管软化，随时面临窒息的危险。密歇根医学院利用3D打印机，打印出了气管的形状以及一块夹板。然后，医生将这块夹板放入患者胸部。手术完成后，婴儿使用了 21 天的呼吸机，随后便痊愈出院。
有医学专家认为，高清影像、计算机和生物材料的3D打印三者结合，可以针对指定的病人，促进创造出可植入的器件。
为未来探索太空打开便利之门
“在未来，机器可以制造机器。3D打印机就是第一波新一代智能机器，能设计、制造、修理、回收其他机器，甚至能够调整和改进其他机器，包括它们自己。”《3D打印：从想象到现实》的作者胡迪·利普森和梅尔芭·库曼将3D打印定义在智能制造、数字制造。
英国《经济学家》周刊认为，尽管仍有待完善，但3D打印技术市场潜力巨大，势必成为引领未来制造业趋势的众多突破之一。这些突破将使工厂彻底告别车床、钻头、冲压机、制模机等传统工具，改由更加灵巧的电脑软件主宰，这便是第三次工业革命的标志。这场革命也被三维系统公司总裁亚伯·雷切特勒称为“个性化生产的革命”。
未来3D打印不仅在陆地上造福人们，而且还能解决太空探索中遇到的难题。如今，美国宇航局正着手研究将3D打印技术应用于太空探索和旅游中。据悉，美国宇航局是3D打印机采购的大客户，他们当前主要是利用打印机器进行新技术与产品的概念设计以及新产品的功能性测试。2013 年初，最早的3D打印机制造商之一MakerBot公司证实，宇航局的工程师一直在利用3D打印技术为模型建造部件，美国第一架无人驾驶飞机的模型的机翼就是直接用3D打印机“快速制造”出来的。可以想象，随着3D打印的不断成熟，未来国际空间站需要的零部件将不再需要从地球运往太空，而只需由地面控制系统输入一定程序，空间站上的3D打印机便可以直接制造出来。
每一个新事物的发展必然会产生相应的问题，3D打印技术也不例外。就在大众正憧憬3D打印的美好前景时，一则新闻让人们不得不思考3D打印所带来的一些问题：5月初，世界第一支3D打印手枪在美国得州奥斯汀试射成功。在成功试射后，3D打印手枪设计图被传到网络上，并吸引了上百万的下载。这对于正为控枪忙得焦头烂额的美国政府来说无疑是当头一棒，也引发了人们对于由3D打印技术产生的社会安全问题的深刻担忧。
（文据《新民周刊》、《南方周末》等）