無論是哪一種新型的高端技術(shù)，其最終的歸宿都是投身于產(chǎn)品服務(wù)之中，3D打印也不例外。而隨著這項技術(shù)的逐漸進(jìn)步，現(xiàn)在的3D打印已經(jīng)能夠廣泛應(yīng)用于汽車，輪船以及航空航天和電子產(chǎn)品、機(jī)械產(chǎn)品等各大領(lǐng)域。如今，我們看到了全球各大企業(yè)開始將3D打印正式應(yīng)用到自己的產(chǎn)品生產(chǎn)以及設(shè)計之中，并創(chuàng)造了廣泛的市場效應(yīng)！
汽車零件巨頭德爾福CLIP 3D打印案例解析
如今，在2015年大肆宣傳的超快速3D打印技術(shù)CLIP已經(jīng)進(jìn)入市場應(yīng)用，但是由于其制造商Carbon公司對使用了該技術(shù)的M13D打印機(jī)采用了只出租不銷售的業(yè)務(wù)模式，導(dǎo)致這款新產(chǎn)品在一定程度上仍然被籠罩在神秘之中，尤其是對美國以外的市場。我們只能從這家公司以案例形式慢慢對外發(fā)布的其早期客戶使用情況對其進(jìn)行了解。今天，為您介紹的CLIP技術(shù)最新應(yīng)用案例來自世界上最大的汽車零部件制造商之一德爾福汽車系統(tǒng)（Delphi Automotive）公司。目前，德爾福正在使用CLIP 3D打印技術(shù)制作原型，同時也在考慮將其用于短期生產(chǎn)。由于CLIP技術(shù)的非層積性質(zhì)，M1是唯一一款能夠3D打印具有各向同性零件的3D打印機(jī)，也就是說其打印出來的3D對象的微觀纖維會均勻地朝向各個方向。而且，除了在類似技術(shù)中通常見到的UV固化劑之外，該技術(shù)使用的光聚合物中還包括還包括一種可以通過熱激活的反應(yīng)性化學(xué)物質(zhì)可以增加打印對象的強(qiáng)度。于是，CLIP技術(shù)不僅3D打印速度快，能夠在幾分鐘內(nèi)生成3D對象，而且使用M1 3D打印出來的零部件在物理屬性上跟注塑成型件也很相似。
德爾福公司是在2015年秋天收到其M1 3D打印機(jī)的。由于CLIP 3D打印技術(shù)能夠達(dá)到的上述物理屬性，德爾福已經(jīng)能夠使用該技術(shù)來制造功能原型。該公司稱，這是他們以前使用的3D打印平臺所做不到的。德爾福公司的增材制造經(jīng)理Jerry Rhinehart詳細(xì)闡述了他們是如何使用該技術(shù)來制造功能原型的：“我們很興奮能夠用M1將我們的工作擴(kuò)展至功能原型——在此之前我們一直做不到這一點——并尋求新的制造機(jī)會。這主要得益于我們使用Carbon的技術(shù)所能夠?qū)崿F(xiàn)的材料和機(jī)械性能。傳統(tǒng)的3D打印材料只能提供我們需要用來制造功能和最終零部件的機(jī)械性能的大約 50%。我們當(dāng)前正在用M1打印一批連接器和其它電氣組件，而這些部件將會于今年6月份被安裝到一個由25輛汽車組成的車隊上以進(jìn)行道路和驗證測試?！?/p>
據(jù)悉，德爾福3D打印的部件中包括布線扣眼，這是使用Carbon公司的聚氨酯彈性體（EPU）材料打印的；電連接器，使用的是硬質(zhì)聚氨酯（RPU）；外罩（在產(chǎn)品裝配中保護(hù)對象），使用的是柔性聚氨酯（FPU）。除了其機(jī)械性能之外，CLIP技術(shù)3D打印的對象表面分辨率也很高，這使得用CLIP技術(shù)打印的原型非常類似最終產(chǎn)品。另外，這項技術(shù)的精確性也使其非常適合用來制造像電連接器這樣的對象，因為像這種部件往往相當(dāng)復(fù)雜，而且擁有鎖扣設(shè)計，那些精度稍低的3D打印技術(shù)都不可能完成。如今，盡管借助M1 3D打印機(jī)德爾福已經(jīng)降低了原型模具的制造成本，并且將原型模具的等待時間從6到12周縮短至接近為零，但是這家汽車巨頭并不滿足，他們正在考慮將其用于最終部件的生產(chǎn)。注塑成型的經(jīng)濟(jì)性為該公司的大批量生產(chǎn)提供了堅實的基礎(chǔ)，而借助CLIP，德爾福將有可能進(jìn)一步將業(yè)務(wù)擴(kuò)張至那些只需要小批量生產(chǎn)的新領(lǐng)域。同時，工程師們也正在使用該技術(shù)設(shè)計那些使用傳統(tǒng)制造工藝不可能實現(xiàn)的新產(chǎn)品。
WATG設(shè)計出世界第一棟自由形態(tài)3D打印住宅
日前，全球著名酒店設(shè)計公司W(wǎng)ATG在一次主題為設(shè)計出世界第一座自由形態(tài)3D打印住宅的比賽中贏得第一名。此次比賽廣邀來自世界各地的建筑師、設(shè)計師、工程師和藝術(shù)家，大家共聚一堂，討論如何讓3D打印技術(shù)為提升建筑環(huán)境服務(wù)。比賽由3D打印公司Branch Technology公司舉辦,參賽的唯一要求是設(shè)計出一棟600至800平方英尺的獨家住宅，而且此設(shè)計需涉及傳統(tǒng)建筑美學(xué)、人類工程學(xué)、建筑和建筑體系。比賽要求參賽者提交有關(guān)房子所有方面的概念上的解決方案。例如，外體結(jié)構(gòu)應(yīng)考慮的材料應(yīng)用、門窗布局與結(jié)構(gòu)，同時住宅內(nèi)部要有一間廚房、浴室、客廳和臥室。此外，建筑結(jié)構(gòu)需解決力學(xué)、電學(xué)、管道、照明等問題，同時要為被動式太陽能設(shè)計策略留出空間。
WATG團(tuán)隊的成員主要來自芝加哥，包括Daniel Caven、Chris Hurst、Miguel Alvarez和Brent Watanabe。得獎作品名為“曲線的誘惑”。此方案由兩部分構(gòu)成：內(nèi)部核心和外體結(jié)構(gòu)。開放而光線充足的內(nèi)部居住空間通過被動策略保護(hù)居住者不受惡劣天氣的影響，同時與外部空間和大自然本身相連通。外體由雖簡單卻經(jīng)過仔細(xì)計算的拱門構(gòu)成，這讓房子呈現(xiàn)出一個獨特的有機(jī)面貌。據(jù)了解，這棟房屋已經(jīng)在Branch Technology的實驗室里處于開始規(guī)劃階段，預(yù)計將在2017年正式啟動3D打印。
空中客車披露其開發(fā)的全3D打印無人機(jī)Thor
自2014年以來，航空制造巨頭在3D打印技術(shù)的應(yīng)用方面就表現(xiàn)出了加速的趨勢。當(dāng)時該公司在其A350客機(jī)上安裝了一個3D打印的鈦金屬客艙支架，并將這首個3D打印的備件用在了加拿大越洋航空（Air Transnat）的一架飛機(jī)上。自那時以來，關(guān)于空客集團(tuán)應(yīng)用3D打印技術(shù)的各種新聞就層出不窮，我們也報道了很多，比如在一周前，該公司就申請了一項可以3D打印整個飛機(jī)機(jī)身的技術(shù)專利。如今，僅僅一周之后，空客又披露了一條與3D打印有關(guān)的新聞。日前，在德國Innovation Days 2016活動中，空客公司負(fù)責(zé)新興科技和概念的負(fù)責(zé)人Peter Sander透露，該公司已經(jīng)設(shè)計、制造，甚至成功測試了一架完全3D打印而成的無人機(jī)（UAV）。
據(jù)了解，這架3D打印的無人機(jī)被命名為Thor，即Test of High-tech Objectives in Reality（高科技對象的現(xiàn)實測試）的首字母縮寫。Sander稱，這架無人機(jī)將作為空氣動力研究的高風(fēng)險測試平臺，并以此來進(jìn)一步驗證這架3D打印的概念無人機(jī)的可行性。Thor無人機(jī)由大約50件3D打印的部件組成，簡單地說，除了兩部電動馬達(dá)和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，這架無人機(jī)的所有部件都是3D打印的。而且未來空客還會根據(jù)實驗測試結(jié)果持續(xù)對其進(jìn)行快速迭代開發(fā)。由于得益于3D打印技術(shù)，這種迭代的速度往往以天計，而不是以前的要花上幾個月的時間。據(jù)悉，空客開發(fā)人員對這架無人機(jī)的首次測試是在去年11月，該飛機(jī)連續(xù)飛行了40公里，從漢堡飛回了他們在德國Stade的工廠。除了此次成功的試飛之外，空客還為這架無人機(jī)在整個2016年規(guī)劃了18項實驗任務(wù)。
這架Thor無人機(jī)機(jī)身重量約為25公斤，機(jī)身長約4米，翼展也有大約4米。而且這項開發(fā)計劃是由空客多個部門協(xié)作完成的，比如空客防務(wù)與太空（Airbus Defense & Space）公司和空客直升機(jī)（Airbus Helicopters）公司都有參與。此外，Thor的制造成本估計在2萬歐元左右，對于像這樣的飛行測試平臺來說已經(jīng)很便宜了。
Summit割草機(jī)公司使用3D打印改進(jìn)制造工藝
從2008年開始，總部位于美國密西西比New Albany的Summit割草機(jī)公司就一直致力于打造更加方便的割草機(jī)設(shè)備——遙控割草機(jī)。這也是該公司創(chuàng)始人John Wright的畢生追求，他從上世紀(jì)九十年代起就開始實驗遙控割草機(jī)的原型。就在最近，這家小企業(yè)接觸到了3D打印技術(shù)，并突然意識到這種技術(shù)能夠幫助自己縮短很多耗時的工藝過程。不過出于謹(jǐn)慎，該公司并沒有出錢購買自己的3D打印機(jī)，而是選擇使用了在線3D打印服務(wù)平臺i.materialise提供的按需服務(wù)，通過其自己的割草機(jī)下單定制3D打印的支架。
據(jù)了解，每部割草機(jī)在使用過程中經(jīng)常要面對灰塵、震動和可能出現(xiàn)的漏油等不利因素，對于該公司來說，就必須在這種情況保護(hù)支持割草機(jī)遙控功能的電路板不至于受到影響。為了做到這一點，Summit割草機(jī)主要通過伺服來控制搖桿開關(guān)，而后者控制著整個設(shè)備電氣系統(tǒng)的供電。這個時候，伺服臂需要正好定位在搖桿開關(guān)的正確位置，否則它將無法正常工作。在使用3D打印之前，這一過程必須通過手工使用被稱為墊片的細(xì)條材料來完成，這樣做不僅不精確，而且更加耗費時間。而現(xiàn)在，該伺服系統(tǒng)被安裝在一個用SketchUp設(shè)計的特制3D打印托架上。Wright和他的團(tuán)隊對于SketchUp這款3D建模軟件很熟悉，因為在此之前他們用過該3D建模軟件來設(shè)計激光切割金屬零件。當(dāng)Wright決定在2008年市場崩潰后創(chuàng)立Summit割草機(jī)公司時，他花了近四年時間來研發(fā)他的產(chǎn)品：一款裝備著寬寬的橡膠履帶，可以攀爬40至50度斜坡的遙控?zé)o人割草機(jī)。此外，為了節(jié)省公司的開發(fā)時間和金錢，這款割草機(jī)是在零轉(zhuǎn)割草機(jī)的基礎(chǔ)打造的，而并非從頭開始設(shè)計。
Summit割草機(jī)的客戶大多數(shù)是那些需要維護(hù)一些陡峭山坡的市政機(jī)構(gòu)。比如美國國家公園管理局（National Parks Service）最近就購買了一臺Summit割草機(jī)，來幫助維護(hù)納切茲小徑（Natchez Trace），這是一條很有歷史意義的森林步道，風(fēng)景優(yōu)美，長達(dá)440英里，從田納西州的坎伯蘭一直連接到密西西比河。由于國家公園管理局也負(fù)責(zé)白宮的維護(hù)，Wright他的機(jī)器能夠有一天用來為總統(tǒng)剪草。
杜魯門號航母上設(shè)計的3D打印件在空間站上用
美國海軍杜魯門號航空母艦上有一個3D打印實驗室，船上的水手們借助它發(fā)明了一種很有用的小裝置Tru Clip，這是一個形狀小巧的8字形塑料件，迄今已經(jīng)為海軍節(jié)省了數(shù)千美元。據(jù)該航空母艦3D打印實驗室的Casey Staidl少尉介紹，當(dāng)時這艘船上的戰(zhàn)斗部門詢問3D打印實驗室是否可以解決船上的一種常見的問題——他們使用的手持對講機(jī)上的扣環(huán)經(jīng)常損壞。為了解決這個問題，Staidl和3D打印實驗室的其他三個水手反復(fù)思考，終于拿出了這種實用且廉價的設(shè)計Tru Clip。Staidl說，每個Tru Clip的3D打印成本大約6美分，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于海軍替換一個扣環(huán)通常所花費的615美元。在過去的三個月里，這艘船為此已經(jīng)節(jié)省了大約12000美元。
他說，自從設(shè)計出了了Tru Clip之后，杜魯門號只訂購了兩個昂貴的扣環(huán)，而這兩個扣環(huán)也只是存起來當(dāng)備件來用。Staidl說，隨著該設(shè)計在艦隊上越來越普遍地使用，海軍很可能會節(jié)省更多的金錢。有趣的是，杜魯門號航空母艦已經(jīng)將該設(shè)計的數(shù)字文件發(fā)送到了國際空間站，那里的宇航員將用空間站上的3D打印機(jī)將其打印出來并用在自己的工作里。
根據(jù)計劃，空間站可能會在6月17日3D打印出第一個Tru Clip，這個時間正好與白宮贊助的國家制造周（National Week of Making）的日期一致，這個活動是美國政府為了鼓勵本國的發(fā)明家和創(chuàng)新者而設(shè)立的。據(jù)了解，杜魯門號是美國海軍10艘航空母艦中第一個配備3D打印機(jī)的。另外兩艘航空母艦Essex號和Kearsarge號上也配備了3D打印機(jī)。3D打印實驗室的主管Petty Officer Jerrod Jenkins說，這一試點項目的主要目的是確定3D打印機(jī)對于艦隊的實用性。到目前為止，該3D打印機(jī)已經(jīng)通過各種實際應(yīng)用已經(jīng)證明了它的用處。比如它已被用于為船上的麻醉師快速制造軟管固定裝置，制造防止人們撞到重要開關(guān)的開關(guān)蓋等。Jenkins希望有一天能夠用3D打印機(jī)取代海軍當(dāng)前用于存儲備用零件的巨大儲藏室。