【硅谷情报局】3D打印新态势:批量生产技术让企业更快突出重围

文学出版 硅谷新发现 第54期 2018-03-01 创建 播放:1195

介绍: 你好,我是李攀,欢迎来到硅谷新发现。

今天是我们的硅谷情报局时间,每期一个话题,为你搜罗最前沿的科技情报,解读最新最热的行业话题。

说到3D打印,大家会想到什么呢?打印一个小玩偶?或者是一个精密的小零件?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...

介绍: 你好,我是李攀,欢迎来到硅谷新发现。

今天是我们的硅谷情报局时间,每期一个话题,为你搜罗最前沿的科技情报,解读最新最热的行业话题。

说到3D打印,大家会想到什么呢?打印一个小玩偶?或者是一个精密的小零件?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最聪明的公司。在最新出炉的名单上,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(['kɑːrbən])这家公司,2013 年才成立,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,就是因为它引领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。

你知道吗?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“摞”起来的,而是整个从水槽中缓缓升起的。

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 “伪3D打印” 的三个问题:

第一,速度太慢,有时候打印个东西要好几个小时;
第二,“一层一层地打印“,这样打印出来的零件质量有缺陷;
第三,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:

第一,打印速度快,某些情况下能比其他的 3D 打印速度快上好几千倍;
第二,能用作 3D 打印的原料更加广泛,比如橡胶状弹性体,或者耐用的硬塑料,都可以;
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,可以把液体树脂 变成固体,而氧气呢,能够抑制这一过程。而 Carbon 做的,就是准确地控制光和氧气。

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,人家里面装的不是涮锅水,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?有点像我们平时佩戴的隐形眼镜。

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,氧气透不过去这个 “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。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,速度肯定就慢下来了。

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” 的部分。

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?

除了打印得特别快,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,所以它的表面特别光滑,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,这个步骤是最花钱的;等模开好了之后,才可以开始批量生产。

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,最近他们和阿迪达斯合作,准备生产十万双运动鞋,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缓冲性,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:

第一, 它非常非常轻;
第二, 这个鞋垫非常柔韧、灵活;
第三, 特别耐用;
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,而不是我们刚才说的,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,“高端制造业” 的竞争,实际上就是“谁能按需求定制、还能把东西做得又快又好” 的比赛。

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密的东西,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、基于他的解剖学结构的、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密部件,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。

你看,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、增加打印材料的办法: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。

总结一下,今天这期节目给大家介绍了硅谷的一个新趋势:3D 打印技术正在向 “能够大批量生产”这个方向发展。而 Carbon 作为这个领域的领头羊,选择通过 “数字光合成技术” 这条路实现批量生产目标。

其实,不管是 Carbon 还是其他公司,为了达到这个目标,都得提高 3D 打印的速度、加强打印出来零件的性能、还有增强 3D 打印原材料的多样性。

只有达到了这三个要求,3D打印批量生产才能成为可能,也许在不久的将来,3D打印就能造福我们生活的方方面面,而不再是用几个小时打印出一个小玩偶了。

等 3D 打印能被广泛运用那一天,大家最想打印的是什么东西呢?

好了,本期节目我们先聊到这里,下期见!

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