探秘「未來工廠」 走進3D列印體驗館

2021-01-17 中國經濟網

  「既不需要紙,也不需要墨;它可以列印出會飛的飛機、能吃的蛋糕、可穿的鞋子……」3D列印技術就如同現實版的「神筆馬良」,讓原本只屬於平面的列印產品,鮮活了起來。

  3月27日,記者來到位於北京新街口外大街的DRC工業設計創意產業基地,走訪了一家「不怎麼像工廠」的工廠。它自稱為體驗館,可是卻有車間、接訂單;它只有五六臺設備,卻可以生產汽車部件、電子電器、建築耗材、服裝服飾……

  被英國《金融時報》評論為將像蒸汽機、內燃機和計算機一樣,將開創一個嶄新工業時代的3D列印技術到底有多神奇?這個「代表未來」的工廠又與普通工廠有何不同呢?

  一臺印表機就是一個小工廠

  走進北京工業設計創意產業基地一樓大廳,你很容易就被一種來自未來的氣氛所包圍,仿佛這裡的一切都來自於美國科幻作家羅伯特·希克利筆下的「萬能製造機」。「鋁餐盒、安全氣囊門、眼鏡、手機殼、鞋子……」每一件產品雖然都很平常,可當把它們與「被列印出來」的身份相聯繫,你又會覺得如此的不可思議。

  在通往「製造室」走廊兩旁的透明櫃檯裡,就是這些不同材質、不同用途的3D列印產品,而牆上的掛板,詳細訴說著它們在現實中的應用。「這些物品都是列印出來的,而生產他們的車間,其實只是一臺印表機。」這家3D列印體驗館的負責人之一、叄迪網營運長邵漠宇剛見記者的面,就看出了滿臉的疑惑。

  在邵漠宇的指引下,記者在120陳列室內,看到了這臺集所有工序與一身的3D印表機:外表看來只是一臺兩個微波爐疊起來大小方頭方腦的機器,透過最外面是的玻璃罩,裡面的構造與電線零件一覽無餘。印表機被工作平臺分隔成了上下兩層,平臺上面是黑色的列印噴頭,當列印開始時,列印耗材就會從噴頭中噴出,在平臺上快速成型;而平臺下面則與黃色、藍色兩根列印原料(ABS塑料)相連,它們就是列印品的原始材料。

  「這兩臺印表機是家用的,另外的房間還有四五臺工業用的機器,每臺機器都是一個獨立的生產單元。」邵漠宇說3D列印除能夠滿足一般消費者個性化的列印需求外,還廣泛應用於產品研發的過程,由於新產品的研發需要不斷更新設計,而採用傳統工藝的開模成本很高,研發周期也會無形中變長,但是通過3D列印技術,只需要幾個小時的時間,就可以把電腦中的立體模型列印出來,節省了成本和時間。

  3D列印只需3步

  問把大象放進冰箱分幾步?其實,3D列印也只需要3步。「經過三維掃描——3D數據處理——進行3D列印」。邵漠宇說,3D列印的過程其實就和我們平時在電腦上列印文檔一樣,只需要按照上述3個步驟,印表機就可以獨立完成工作了。

  在裝配有工業印表機的房間內,一個塑料立體模型正在印表機上逐漸成形,整個過程就像是一隻作繭的春蠶,從列印噴頭處吐出一根根細絲,哧啦哧啦地在工作平臺上來回移動,循環往復,層層疊加。操作室外一名工作人員悠閒地擺弄著手中的另外一個模具,當記者問道難道不需要工作人員實時監控列印過程嗎,這位工作人員表示,一切「功課」早就提前在電腦中設定好了,根本不需要「操心」。

  3D列印曾讓很多稀奇古怪的念頭都走向了現實,據英國《每日郵報》去年7月2日報導,美國賓夕法尼亞大學日前宣布用改進的3D列印技術列印出了生肉。而在這座體驗館中,同樣有著一些「看似不可能完成的列印品」。記者就對展示櫃內的一隻彩色運動鞋驚異不已,這個有鞋底有鞋面、連鞋帶孔洞都格外精緻的複雜結構是如何列印出來的呢?邵漠宇告訴記者,首先根據通過對腳形的三維掃描獲取數據,然後通過電腦為鞋子設計出個性化的表面花樣、鞋底紋路,就可以通過印表機列印出完全貼合腳掌、腳面的鞋子了。

  據邵漠宇介紹,目前3D列印的應用非常廣泛,從文物複製、醫療器械,到汽車、航空航天、家電及電子消費品、文化創意,都有3D列印的身影,而且在美國有50%的3D列印用於生產最終產品。

  材料「圖書館」搭起未來工廠

  在體驗館的大廳最裡側,有一堵掛滿了各種「標本」的牆,它被稱為「材料圖書館」。「金屬、天然產物、高分子聚合物、水泥基、陶瓷、碳素、玻璃。」每一塊小標本樣都對應著如上的材質分類以及產品簡介。

  亞洲製造業協會的執行長羅軍在接受本報記者採訪時說,3D列印技術可以列印出我們設計出來的任何東西,但一些列印出來的東西卻與實際應用相差甚遠。而其中最為關鍵的要素就是材料難題。一些電子產品和複雜的設備目前還不可能一下子通過3D列印直接生產。

  邵漠宇說,3D列印就是通過將材質在印表機噴頭處融化堆積而成,而目前的一般塑料複合材料,大約只需要有250℃的溫度,但是金屬熔化所需要的高溫熔點就成了3D列印技術中的一大難題。「目前,3D列印技術替代傳統製造業還不可能。但是隨著技術發展,以後就不好說了。」

  「國外將3D印表機視為未來工廠的雛形,未來大多數的工作將不是在車間完成,而是在辦公室展開,只要我們將所有的流程和技術設定好,就可以坐享其成。」邵漠宇告訴記者,北京上拓科技有限公司在無錫有一塊數千平米的大工廠,「它通過物聯網系統把3D印表機控制起來,再通過一個線上平臺承接訂單,通過線下來完成交易,完全不同於傳統製造業工廠的概念」。

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(責任編輯:劉晨)

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