全球首輛3D打印電動自行車開賣!僅需10小時制造,可根據用戶體型定制

2020 年 7 月 28 日09:45:50在〈全球首輛3D打印電動自行車開賣!僅需10小時制造,可根據用戶體型定制〉中留言功能已關閉 783

7月13日,位於硅穀的3D打印公司Arevo旗下Supertrata品牌開始預售全球首款一體式3D打印電動自行車。

與目前市場上制造商先打印零部件再組裝的生產不同,Superstrata開發出了碳纖維框架的「一體式結構」生產糢式,即是說,整個自行車車架沒有膠水、沒有接頭、沒有螺栓、沒有激光焊接。

全球首輛3D打印電動自行車開賣!僅需10小時制造,可根據用戶體型定制

此次,Supertrata發布了Terra和Ion兩款車型,Terra是一款輕量級的標準騎行車,它可以根據購車者的身高、體重、手臂和腿的長度以及他們偏愛的騎乘位置和車架剛度水平提供超過25萬種定制方案,其標準重量僅為2.8磅,比一個西瓜還輕。
Ion則是一款1級電動自行車,配備了後輪250W的電機以及252Wh電池,預計續航裡程為60英裡,由於使用3D打印生產方式,其售價也比市面上的同類電動自行車便宜近一半。
目前Terra車型的初始售價是2799美元, lon初始售價是3999美元。
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圖 superstrata一體式3D打印電動自行車,圖片來源於官網
Superstrata「一體式結構」的生產糢式,不僅讓自行車本身重量減輕外觀簡約更具現代感,更重要的意義在於它的制造生產可以完全顛覆現有自行車的生產糢式。
在過去,工廠制造的複合材料車架,一般需要18個月的時間來設計和投入生產,要通過人工制作27到30個不同的零件最後粘合在一起。
而Arevo所有的設計工作,包括分析和優化,都可以通過軟體來完成的,連續纖維3D打印技術可以將制造時間縮減到幾周,同時還支持定制化生產,車主僅需將他們所要求的尺寸和樣式發送給Superstrata,僅需10個小時左右的時間就能制造出來。
值得註意的是,目前全球每年生產的200萬個複合自行車車架中,99%都是由中國工廠制造。Arevo在接受採訪時表示,隨著3D打印技術的進步,複合車架制造的成本結構將發生根本轉變,預計三年後,中國工廠碳纖維自行車車架的現有制造糢式將逐漸被替代。
實際上,打印自行車只是Arevo的一個試水,他們的目標其實是將碳纖維複合材料3D打印技術應用於更廣泛的制造領域中。該材料重量輕、強度重量比高,是某些金屬零件和結構的理想替代品,其強度重量比是鋼的60倍以上,可用於專業級自行車、一級方程式賽車和戰鬥機等各個領域的制造。
過去,由於碳纖維制造需要進行精密的數控加工、真空封裝和烘箱固化,而過去這些程序大多都由人工操作,設計和生產周期長,造成成本太高、市場滲透率低下。但隨著計算能力與機器自動化的發展,其制造糢式也進入了轉型期。
今年6月,Arevo已經開始建設世界上最大的高速連續碳纖維增強聚合物(continuous carbon fiber reinforced polymer)的複合材料增材制造工廠,同時,他們推出「制造即服務」(manufacturing-as-a-service,MaaS)的糢式,將能根據不同客戶的定制化需求實現規糢化快速生產。
該工廠落成後,預計其生產的產品將應用於航空航天、建築、汽車等不同制造領域,這也意味著連續碳纖維的3D打印技術,已經到了產業化應用的階段。
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圖 Arevo的3D制造生產車間,圖片來源於網路
3D打印可能成為硅穀「制造夢」的新起點
過去這些年,硅穀作為世界創新技術的發源地之一,持續為世界輸出著重量級的科技公司。但當我們梳理這些明星公司時,卻發現鮮有專註於制造業生產的。
實際上,在上世紀80年代,喬布斯曾試圖在硅穀創造「制造業文化」。1983年,他親自負責在灣區Fremont建造了一座先進的制造業工廠用於生產蘋果新型麥金塔電腦,但這個工廠卻因產量無法達到預期最終於1992年關閉,這一度讓癡迷於制造工藝的喬布斯很受挫。
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圖 曾經位於Fremont的蘋果制造工廠,圖片來源於網路
此後,蘋果制造部門分析,制造業在硅穀失敗的原因,是因為制造業是一個龐大的生態系統,硅穀地區缺乏相關職業學校、工人和分包商,並不具備發展制造業的基底與文化。因此,蘋果最終選擇了在全球的低成本地區布局制造供應鏈。
如今,30多年過去,新材料、新技術的發展賦予了制造業更多的可能性,如果說過去的制造業是勞動密集型產業,如今也正在朝著技術密集型轉型。其中,3D打印(增材制造)因其智能化、個性化的制造生產方式更是吸引了眾多科技公司的關註,不僅開始逐漸嘗試與日常生活融合,甚至被應用於太空探索領域。
 
NASA重金支持,硅穀3D打印公司助力太空開發
2014年,美國向國際空間站運送了世界首臺太空3D打印機,而這臺太空3D打印機由硅穀Made In Space 公司制造。這臺打印機能夠幫助宇航員在太空中制造小型緊急需要用品,其運轉原理是,在聯網的情況下,由在地球上的人員設計好生產程序,再命令太空中的 3D 打印機進行制造。此後,Made In Space還向國際空間站送上了第一臺商用打印系統,供各國的宇航員使用。
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圖 Made In Space在國際空間站的打印機,圖片來自網路
Made In Space成立於2010年,總部位於硅穀山景城,是全球首家研究零重力下 3D 打印技術的公司,專註於太空制造。除了研究小型3D打印機之外,Made In Space也在探索更多大型項目,比如用於在太空中建造衞星等大型物體、太空光纖牽引、材料回收和金屬3D打印的項目Archinaut。去年7月,NASA還與Made In Space簽下了7370萬美元(約合5億人民幣)的合同,將其技術用於2022年發射的「太空建築師一號」小衞星上,計劃在太空中3D打印10米長的梁,進而建設太陽能電池陣。
今年7月,Made In Space被專註於太空探索的全新公司Redwire收購,Redwire是由私募股權公司AE Indusrial Partners於今年6月剛成立的公司,AE在年初收購了兩家生產太空傳感器、飛行硬件相關的公司Adcole Space和Deep Space Systems(DSS)之後成立了Redwire,而此次收購Made In Space,進一步完善了其太空制造業務,Redwire的太空制造商的探索之旅也正式啓航。
除了跟Made In Space深入合作發展太空制造外,NASA近期也在嘗試使用硅穀3D打印獨角獸Carbon的技術來制造太空機器人。總部位於Redwood City的Carbon是高速光固化3D打印的發明者,此前名噪一時的阿迪達斯3D打印跑鞋Futurecraft 4D就是阿迪與Carbon合作生產的,目前,Carbon的生產技術已經廣泛地被運用於消費品、汽車、工業、醫療用品的制造之中,估值達到26億美元。
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圖 使用3D打印技術生產的阿迪達斯Futurecraft 4D跑鞋,圖片來源於網路
而在與NASA的合作中,Cabon主要利用其數字光合成(DLS)3D打印技術,幫助制造Seeker項目中的兩款自主飛行機器人,用於繞太空飛船飛行以檢查故障。在制造自主飛行機器人過程中,NASA需要在10x10cm區域的同一面上集成四個高性能離合器,所需用到的部件小而複雜,使用傳統的制造技術基本無法實現,而借助於Carbon3D制造工藝,則可實現零部件的制造的精確制造,還能加快制造周期,同時這也是首個太空中應用的塑料3D打印部件。
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圖 NASA Seeker自由飛行機器人,圖片來源於網路
在未來,太空領域的探索與建設可以預見是人類的共同目標。太空制造與組裝無疑將改變未來空間探測格局,而目前,除了美國外,歐盟、俄羅斯、中國均有利用3D打印技術建設太空基地的計劃。布局太空制造,也是科技公司涉足制造業的全新潛力領域。
3D打印還面臨甚麼難點?
不過,雖然3D打印技術的應用範圍越來越廣,但目前的技術成熟度還仍不能達到顛覆現有制造糢式的程度,產業的發展依然需要解決工藝、材料、成本、速度等幾方面的問題。
首先,在機器層面,目前大部分3D打印的精度比較粗糙,打印出的產品表面粗糙仍需要表面拋光處理,而且尺寸精度還不是很高,而高精度的3D打印機都是比較大型且昂貴,技術專利基本掌握在巨頭公司手中,而小型機器的生產質量參差不齊。
在打印速度方面,3D打印類似於多層寫字,層數越多、結構越複雜,打印時間就越長,批量化生產制造的時長難以保證。
其次,在材料層面,3D打印的另一核心就是要有合適的材料,目前3D打印材料主要以石膏、光敏樹脂、塑料為主,工業級的金屬打印材料十分有限,而工業級所需材料價格標準較高,與傳統制造流程相比其成本優勢不足。
此外,打印材料的行業標準還未形成,比如制造一個牙刷等日用品需要通過材料安全性檢測,但目前相關統一規範還未出臺,因此難以滿足大規糢民用需求。
雖然3D打印發展仍然面臨挑戰,但從Made In Space、Carbon和Arevo這些新興科技制造公司的發展中,我們也看到3D打印在技術與材料上越來越多的突破,同時湧現了很多更具想象力的應用空間。
隨著科技與制造融合的步伐加快,我們或許可以期待,喬布斯曾經的硅穀制造工廠夢,在3D打印時代被得以實現
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