如何打印一輛汽車？

44小時打印出一輛汽車

44小時能做什么？即使不眠不休也只夠看一整部港劇。來自美國亞利桑那州Local Motors公司的答案卻頗為霸氣：給我44小時，還你一輛最高時速80公里的3D打印汽車！

據(jù)《紐約每日新聞》報道，這輛名為Strati的汽車近日走上紐約街頭，因外觀奇特引得眾人駐足，Local Motors公司還提供了試駕機會。3D打印的玩具、服裝甚至房屋、骨骼都已不稀奇，眼下其顛覆性影響力正蔓延至汽車制造領(lǐng)域。該公司首席執(zhí)行官約翰 羅杰斯認為，未來完成整輛車的打印和安裝時間將少于1個小時，“購買汽車的消費者在付款之后，可以在一旁等待，親眼看著自己購買的車被快速組裝起來。”

目前已有萬千擁躉的Strati是一款雙座電動車，最高時速可達80公里，充一次電花費3.5小時，單次充滿電可續(xù)航100公里。其獨特之處在于，只有40多個零件，而傳統(tǒng)汽車零部件則超過2萬個。其中大部分零件，如車身、底盤、中心控制臺、引擎罩等都由3D打印，諸如發(fā)動機、懸架、變速箱、輪胎、座椅等部件則依然由傳統(tǒng)工藝完成，比如其動力系統(tǒng)來自雷諾汽車公司。

Local Motors公司稱，Strati全車的零件成本約為3500美金 （約合人民幣21400元）。依客戶不同需求，預(yù)計售價將介于1.8-3萬美元之間（約合人民幣11萬元-18萬元）。Local Motors下一步目標，就是讓打印汽車的行駛合法化。

由于使用碳纖維增強熱塑性塑料打印，Strati輕而易舉地實現(xiàn)了減重——其“體重”只有1800磅（約合0.82噸），最薄處的熱塑性塑料只有約0.6英寸（約合15毫米）。作為對比，2014款馬自達 MX-5 Miata車重達2480磅（約合1.12噸）。

從外形上看，Strati金屬外面是黑白的皮革外套，輪廓分明，與跑車相仿。其底盤像賽車一樣很低，有兩個定制的皮革座椅。車身邊緣可以清楚看到3D打印層，不過已經(jīng)被打磨得很光滑。車身雖給人塑料感，但輕盈而堅固。啟動汽車時，幾乎聽不到一點來自引擎的聲音。不喜歡這個外形？沒關(guān)系，你大可以將其熔融，打造獨一無二的個性車輛。

這也正是3D打印給傳統(tǒng)制造業(yè)生態(tài)帶來的最大影響。以往汽車制造組織化、規(guī)模化的流水線生產(chǎn)模式將就此被顛覆，小規(guī)模的定制車輛將成為可能并大行其道。

在今年9月舉行的美國芝加哥2014國際制造技術(shù)展覽會（IMTS）上，Strati已經(jīng)完成了首秀，Local Motors公司在現(xiàn)場3D打印并組裝了一輛全新的電動汽車。羅杰斯介紹稱，“3D打印機只需要花費少于40個小時的時間就能打印出汽車底盤和車身，工作人員隨后將會用4天的時間來進行組裝。在未來的數(shù)月內(nèi)，我們將會繼續(xù)致力于縮短3D打印車身的耗時，爭取做到少于20個小時。”這位瘋狂的首席執(zhí)行官甚至還提出了全車打印安裝時間少于1小時、整車零件少于20個的目標。Local Motors公司還稱，希望能用更大的3D打印機打印出更大的汽車，比如說3D打印的SUV。

Strati是Local Motors公司首次利用DDM打印（注：DDM即“直接數(shù)字化制造”，是在零件生產(chǎn)過程中，直接使用CAD數(shù)據(jù)運用增量式制造），也是該方法在汽車領(lǐng)域的首次應(yīng)用。這一極具創(chuàng)新性的3D產(chǎn)品采用的材料科學(xué)和先進的制造技術(shù)，來源于全球知名的美國橡樹嶺國家實驗室。這個美國國家能源部所屬的大型國家實驗室目前正專注于研發(fā)一款比目前市面上3D打印速度快200-500倍的巨型高速3D打印機，屆時Local Motors公司提出的目標將不再是癡人說夢。

熔融沉積制造采用熱塑性塑料逐層建造零部件，這并非新鮮事物，但采用強度更高的碳素纖維來制作零部件則是一個創(chuàng)舉。“這個項目體現(xiàn)了國家實驗室系統(tǒng)給全行業(yè)提供的一次獨特機遇，雙方通力合作尋求更為快速、創(chuàng)新的工業(yè)制造方案。”橡樹嶺國家實驗室該項目的負責人Craig Blue表示，“這項合作正在推動大型增量制造等新興技術(shù)的發(fā)展，并加速美國制造業(yè)的發(fā)展。”

3D打印：從巧克力、鮮肉、飛機到人體器官

中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟把3D打印稱作“上上個世紀的思想，上個世紀的技術(shù)，本世紀的市場”。事實上，3D打印技術(shù)源自19世紀美國研究的照相雕塑和地貌成型技術(shù)。如今，它是一種數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可黏合材料，通過逐層堆疊累積的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。3D打印技術(shù)在上世紀80年代就已誕生，只不過當時還被稱為“增材制造”（Additive Manufacturing），而且一直在工業(yè)領(lǐng)域使用。

3D打印可說是“廿年寒窗無人問，一朝成名天下知”。隨著材料和3D數(shù)據(jù)的發(fā)展，3D打印的領(lǐng)域也越來越廣。在醫(yī)療方面，牙醫(yī)可以用3D打印做病人的牙齒模型；骨科醫(yī)生可以用3D打印進行手術(shù)前的規(guī)劃準備。在建筑行業(yè)，建筑師用3D打印出模型，讓圖紙上的設(shè)計先有個雛形。此外，3D打印可以在好萊塢電影和動畫中發(fā)揮作用。

很多中國百姓知道3D打印是從成龍2012年的電影《十二生肖》開始。在片中，成龍佩戴專業(yè)掃描手套來掃描十二生肖銅首，另外一邊通過專業(yè)設(shè)備將所掃描的3D數(shù)據(jù)完美打印出高仿銅獸。現(xiàn)實生活中，這種“逆向工程”也讓3D打印愈來愈受歡迎。以Stratasys公司2013年收購的MakerBot公司為例，后者以桌面型3D打印機為主。2013年推出的臺式3D掃描儀，2分鐘就可以輕松掃描一個小物件。

日本一家公司曾推出了一項“3D打印人臉巧克力”的服務(wù)，可以制作人臉外形的巧克力。利用3D打印技術(shù)提供類似這種服務(wù)滿足了大眾的個性化需求。

去年下半年，美國賓夕法尼亞大學(xué)宣布用改進的3D打印技術(shù)打印出了鮮肉，這種利用糖、蛋白質(zhì)、脂肪、肌肉細胞等原材料打印出的肉具有和真正的肉類相似的口感和紋理。

美國《福布斯》雜志報道稱，空客公司的機艙設(shè)計師宣布將從打印飛機的小部件開始，最終在2050年左右用3D打印機打印出整架飛機。

3D打印的巧克力、鮮肉甚至飛機讓我們驚嘆不已，然而，更讓我們震撼的是它還能打印出人體器官，拯救奄奄一息的生命。最近，美國俄亥俄州就有一名男嬰在六周大時被查出患有先天性氣管支氣管軟化，隨時面臨窒息的危險。密歇根醫(yī)學(xué)院利用3D打印機，打印出了氣管的形狀以及一塊夾板。然后，醫(yī)生將這塊夾板放入患者胸部。手術(shù)完成后，嬰兒使用了 21 天的呼吸機，隨后便痊愈出院。

有醫(yī)學(xué)專家認為，高清影像、計算機和生物材料的3D打印三者結(jié)合，可以針對指定的病人，促進創(chuàng)造出可植入的器件。

為未來探索太空打開便利之門

“在未來，機器可以制造機器。3D打印機就是第一波新一代智能機器，能設(shè)計、制造、修理、回收其他機器，甚至能夠調(diào)整和改進其他機器，包括它們自己。”《3D打印：從想象到現(xiàn)實》的作者胡迪·利普森和梅爾芭·庫曼將3D打印定義在智能制造、數(shù)字制造。

英國《經(jīng)濟學(xué)家》周刊認為，盡管仍有待完善，但3D打印技術(shù)市場潛力巨大，勢必成為引領(lǐng)未來制造業(yè)趨勢的眾多突破之一。這些突破將使工廠徹底告別車床、鉆頭、沖壓機、制模機等傳統(tǒng)工具，改由更加靈巧的電腦軟件主宰，這便是第三次工業(yè)革命的標志。這場革命也被三維系統(tǒng)公司總裁亞伯·雷切特勒稱為“個性化生產(chǎn)的革命”。

未來3D打印不僅在陸地上造福人們，而且還能解決太空探索中遇到的難題。如今，美國宇航局正著手研究將3D打印技術(shù)應(yīng)用于太空探索和旅游中。據(jù)悉，美國宇航局是3D打印機采購的大客戶，他們當前主要是利用打印機器進行新技術(shù)與產(chǎn)品的概念設(shè)計以及新產(chǎn)品的功能性測試。2013 年初，最早的3D打印機制造商之一MakerBot公司證實，宇航局的工程師一直在利用3D打印技術(shù)為模型建造部件，美國第一架無人駕駛飛機的模型的機翼就是直接用3D打印機“快速制造”出來的。可以想象，隨著3D打印的不斷成熟，未來國際空間站需要的零部件將不再需要從地球運往太空，而只需由地面控制系統(tǒng)輸入一定程序，空間站上的3D打印機便可以直接制造出來。

每一個新事物的發(fā)展必然會產(chǎn)生相應(yīng)的問題，3D打印技術(shù)也不例外。就在大眾正憧憬3D打印的美好前景時，一則新聞讓人們不得不思考3D打印所帶來的一些問題：5月初，世界第一支3D打印手槍在美國得州奧斯汀試射成功。在成功試射后，3D打印手槍設(shè)計圖被傳到網(wǎng)絡(luò)上，并吸引了上百萬的下載。這對于正為控槍忙得焦頭爛額的美國政府來說無疑是當頭一棒，也引發(fā)了人們對于由3D打印技術(shù)產(chǎn)生的社會安全問題的深刻擔憂。

（文據(jù)《新民周刊》、《南方周末》等）