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这些机器高6米,重量超过27吨,代表了3D打印的技术尖端科技。
每台机器部署了150道激光束,从一个起重台架上投射出来,快速地来回移动,为包括航空航天、半导体、国防和医疗植入物等领域的企业客户制造高科技部件。钛和其他材料的部件是一层一层制作的,每个部件都像人的头发一样薄,视乎部件的设计,最多可达20000层。
这些机器是完全密封的,里面的主要是反应性最低的气体——氩气(argon),减少了导致零件缺陷的杂质的风险机。
位于美国麻省德文斯的3D打印铸造厂,位于波士顿西北约64公里处,为VulcanForms公司所有,该公司是一家从麻省理工学院(MIT)出来的初创公司。它已经筹集了3.55亿美元的风险资金。它的员工在过去一年增加了六倍,达到360人,他们来自通用电气(General Electric)and和普惠公司(Pratt & Whitney)等主要制造商以及谷歌和Autodesk等科技公司。
麻省理工学院机械工程教授,也是VulcanForms公司的联合创始人哈特(John Hart)说:“我们已经证明这项技术是可行的。我们现在要展示的是作为一个公司的强大财务状况,以及我们可以管理增长。”
制造业专家、企业高管和投资者认为,对于起源于20世纪80年代的3D打印来说,技术和经济及投资趋势可能最终会在该行业的商业突破中落到实处。他们说3D打印,也叫增材制造(additive manufacturing),不再是少数消费者和工业产品的新奇技术,也不再是制作原型设计概念的技术。
麦肯锡公司(McKinsey & Co.)的制造专家Joerg Bromberger博士指它现在是一项开始提供工业级产品质量和批量打印的技术。他是该顾问公司最近一份题为《增材制造的主流化》报告的主要作者。
3D打印是指从头开始,一层一层地制造东西。电脑引导的激光束融化金属、塑料或复合材料的粉末,以创造出这些层。
在传统的减法(subtractive)制造中,例如,先铸造一块金属,然后用机器工具将零件雕刻成形状。近年来,一些公司已经使用增材制造技术来制造专门的零件。
通用电气公司依靠3D打印技术制造喷射引擎的燃料喷嘴,Stryker公司制造脊柱植入物,Adidas公司为高端跑鞋打印格子鞋底,还有牙科植入物和牙齿矫正装置是3D打印的。
疫情期间,3D打印机生产了紧急供应的面罩和通风部件。专家们说,今天,其潜力远比相对少数的小众产品更广泛。
根据制造服务市场Hubs的一份报告,预计到2026年,全球3D打印市场将增长两倍,达到近450亿美元。美国拜登政府希望通过3D打印来帮助引领美国制造业的复苏。总统制造业和经济发展特别助理Elisabeth Reynolds博士说,增材制造技术将是“21世纪现代制造业的基础”之一,同时还有机器人和人工智能。
5月,拜登前往辛辛那提宣布“增材制造前进”,这是一项由白宫与主要制造商合作协调的倡议。五个初始企业成员计为通用电气航空、Honeywell、西门子能源、雷神公司和洛歇马丁公司,正在增加对增材制造的使用,并承诺帮助其美国中小型供应商采用该技术。
这些自愿承诺旨在加速投资并建立一个更广泛的国内增材制造技能基础。政府官员说,由于3D打印是一种高科技数码制造工艺,它发挥了美国在软件方面的优势。他们补充说,增材制造将使美国制造业减少对海外铸造和金属加工的依赖,特别是在中国。
它也有可能带来环境方面的好处。它比传统制造业的铸造、锻造和切割浪费要少得多。对于一些金属零件,3D打印可以减少90%的材料成本,减少50%的能源使用。
专家们说,如果该技术能够足够快速和高效地进行大批量生产,那么工业3D打印就有可能大幅削减制造专业部件的总支出。
VulcanForms公司由哈特教授和他的一名研究生费尔德曼(Martin Feldmann)于2015年创立。他们追求一种全新的3D打印方法,使用比现有系统有更多的激光束阵列。这需要在激光光学、传感器和软件方面进行创新,以编排复杂的激光束之舞。到2017年,他们已经取得了足够的进展,认为他们可以建造一台机器,但需要资金来完成。
两人加上已经成为VulcanForms团队一员的系列创业老手吉尔德亚尔(Anupam Ghildyal)一起去了硅谷。他们从Eclipse Ventures获得了200万美元的种子轮投资。
据Eclipse合伙人Greg Reichow回忆,VulcanForms技术试图解决3D打印的三个缺点:太慢、太贵和太多缺陷。这家初创公司在建造这第一台证明其概念是可行的机器时遇上不少困难,但它最终成功了。后来的版本变得更大、更强大、更精确。
VulcanForms说,它的打印机现在产生的激光能量是大多数3D打印机的100倍,生产零件的速度也快了许多倍。这种打印技术是该公司的核心知识资产,受到几十项专利的保护。
但VulcanForms已决定不出售其机器,其目标是成为需要定制零件的客户的供应商,这种方法使VulcanForms公司能够控制整个制造过程。
但这也是对增材制造的生态系统缺乏的现实的一种让步。该公司正在自己建立制造过程的每个阶段,制造自己的打印机,设计零件,进行最终加工和测试。
作为首席执行官的Feldmann说:“如果我们要成功,我们绝对必须自己做,建立全套数码制造,工厂就是产品。”德文斯的工厂有六台巨型打印机。该公司说,到明年,应该有20台。VulcanForms已经为第二家工厂物色了四个地点。在五年内,该公司希望有几个3D打印工厂开始运行。
图片:NYTIMES
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(星岛)