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你很快就能穿上3D打印的鞋子了

更新时间:2017-5-25 18:53:37 来源:华尔街日报中文网 作者:佚名

知道吗,你今年有可能穿上3D打印的鞋子。

制造业将在2017年年底前迎来里程碑式的转变──批量生产打印的零部件。到目前为止,这个概念听上去都有些矛盾,因为3D打印一直主要用于生产样品和定制零部件。

但是,随着3D打印技术领域实现了突破性创新,我们终将看到一些原来难以实现的设计逐渐变为真正的消费品。从长期来看,这也意味着以前无法生产的产品终于能生产了,某些产品的生产地在地理上也离消费者更近了。

我手头有两种产品采用了这种新技术,二者材质截然不同,一个是塑料,一个是钢。产品之一是阿迪达斯跑鞋,采用3D打印的格状鞋底,状似裸露的植物根须,仿佛生命机体一般。

另一项是3D打印的钢铰链,其表面布有极其精细的纹理,仿佛自然沉积的砂岩,完全不像锻造出来的,此外与其他金属零部件并无二致。这个钢铰链的三块活动部件巧妙地拼接在一起,传统制造工艺很难实现。

3D打印迄今已有20多年历史,而目前为止,这项技术的应用范围还仅仅局限于制造新奇玩意、样品、工厂机器上的小部件,或是造价高昂的专用零部件,比如假肢的零件、喷气式飞机引擎的燃料喷嘴等。

多年来,阿迪达斯一直在寻找能够满足制造运动鞋需求的3D打印技术,他们最终与创业公司Carbon Inc.达成合作,后者迄今共获得了2.22亿美元融资。Carbon摒弃了逐层缓慢喷涂塑料粉的方式,采用“数字光合成”(digital light synthesis)打印机,利用紫外线和氧气将液态塑料固化。这种制造方式速度快,成本低,产品质量也很好,至少在生产数万件某一特定物品时,与模压塑料相比很有竞争力。

为什么是现在?

传统制造业需要制模、浇铸和机械加工,因此前期的时间和金钱成本都较高。大批量生产时当然无须担心,而一旦产量较少,成本就有些过于高昂了。而3D打印最终解决的是如何用更便宜耐用的材料,大幅加快生产过程。

惠普公司(HP Inc.)和Desktop Metal公司正在利用真正的喷墨打印机技术。惠普的多喷射融合(Multi Jet Fusion)打印机售价为13万美元起,会喷出真正的吸热墨水到塑料粉末基底上,可以一次性打印出多层0.1毫米厚的材料。

Desktop Metal的制造级系统售价36万美元起,使用喷墨打印机喷射粘合剂将金属微粒吸附在一起,然后在类似烤箱的地方融合。这种技术与时下颇受DIY族欢迎的3D打印技术截然不同,后者使用的更像是一种热胶枪。

惠普与Desktop Metal公司都在打破3D打印的传统,摒弃“剃须刀与刀片”商业模式──许多3D打印公司正是采用这种模式,通过销售专门的打印材料来赚钱。目前,惠普正与巴斯夫(BASF SE)以及其他50多家公司展开合作,这些公司将为惠普的3D打印机提供粉状塑料。Desktop Metal使用的则是粉状金属,这是一种很常见的材料,一般用于金属粉末注射成型等技术。

裕克施乐(Oechsler AG)的技术高级副总裁Matthias Weisskopf表示,明年,人们将在日常生活中见到各种各样的3D打印产品,汽车零部件就是其中之一。该公司正在为阿迪达斯建造工厂,为德国汽车制造商生产零部件。卡特彼勒公司(Caterpillar Inc.)的全球售后零配件战略总监Don Jones表示,另一个重大变革就是3D打印产品将替代建筑设备上的金属配件。

对这两家公司来说,使用3D打印也意味着进一步拉近制造业和终端消费者的距离。卡特彼勒的问题在于,更新维修设备意味着要维护成本高昂、散布各地的零部件仓库网络。公司希望用按需打印的零部件取而代之。目前,阿迪达斯正在德国和美国亚特兰大建造“速度工厂”(Speedfactories),按需生产商品。

阿迪达斯并未公布3D打印运动鞋的售价,但表示将按照“premium”高端系列对其定价。公司预计今年年底前将发货大约5,000 双,2018年底前发货量将超过10万双。

刚刚起步

不过,3D打印想要成为制造业的主流,依然面临许多障碍。捷普(Jabil Circuit Inc.)的全球自动化副总裁John Dulchinos表示,与以前的3D打印技术相比,新技术确实大幅降低了单个零部件的成本;但是,当产量超过两万时,这种成本优势就荡然无存了。捷普是美国的一家消费电子产品制造商,产品包括迪斯尼主题公园腕带、有联网功能的运动短裤等等。目前,该公司正尝试使用惠普与Desktop Metal的打印机来制造生产部件。

在传统制造业中,制造模具和加工的成本可以分摊到每个零部件中,产量越多,成本越低。而使用3D打印技术,无论产量是一个还是一万个,成本基本都一样。

还有另外一个大问题。这些零部件尚未接受极端耐用测试认证,而这种认证是汽车等行业必须考虑的。Dulchinos表示,这些材料还有很多测试没有做。“这是一个‘有待证明’的行业。”他说。

福特汽车公司叠层制造研究的技术负责人Ericen Lee表示,正是由于这个原因,福特虽然从3D打印技术问世以来就一直在探索应用该技术,却从未出售过使用3D打印零部件的汽车。

不过,写文章期间,我自己做了一些不太科学的测试,本来以我的经验看来,3D打印产品肯定经受不住考验。我穿上阿迪达斯的跑步鞋,在城市街头跑了很长时间,我以为这双鞋子跑着跑着就会四分五裂,然而并没有。我还用锤子敲了敲钢铰链。我虽然不像John Henry(美国民间传说中的非洲裔英雄人物)一样孔武有力,但力气也不小,结果钢铰链依然完好无损。

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