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F1赛车工程师的3D打印梦:这就是工业4.4

2019-04-19 09:07 出处:未知 人气: 评论(

  Michael Fuller花了十多年工作在顶尖汽车赛事行业:F1赛车。他在一级方程式赛车领域的经验使得他有了一个颇具诱惑力的主意:使用3D打印技术来制作一种新的热交换器,它具备普通热交换器的功能,却只有一半的重量。热交换器用于把热能从一个空间移出或者移入,它不仅在方程式赛车中非常重要,在数不清的其他领域内也有应用,包括航空航天、化学制造、制冷等等。如果你制造的东西追求速度或者需要把产品发射到太空去,那么减半的重量就变得非常重要。Fuller的设计可能是革命性的,这个创新的市场价值可能让你大吃一惊:预计在2020年将达200亿美元。

  对Fuller而言,热交换器只是第一步。他的公司Conflux Technology想要更大程度地利用3D打印技术改变人们制造物品的方法。他表示有了3D技术,大型工程将不再需要把复杂部件的组装外包到地球另一端,身边的3D打印工厂就可以代劳。他预言未来的制造基地将会更小、更快,产能会比当前提高数百倍。

  当然,人们讨论3D打印的潜力已经有很长一段时间了,Fuller说F1赛车在早些时候用3D打印来制造原型,后来用于生产小零件。受到打印材料的表面拉伸力和耐受性限制,它无法制造更重要的部件。但他还表示在过去十二个月内打印技术已经成熟起来。传统制造公司要小心了。

  来看一下对Fuller的采访。

  Q:一级方程式赛车行业是什么样子?

  一级方程式代表着最先进的汽车技术,也是创新发生的热点,这意味着技术更新的非常迅速。举例来讲方程式赛车的刹车管制造,空气动力学家会给出设计概念和形状给设计师,接着设计师会在CAD中画出雏形。然后模型师会制造模型并放在风洞中进行测试,工程师会评估测试结果,这个模型可能在设计师中经过五次修缮。在比赛正式开始前4周必须结束这些工作,确定用哪一个设计方案。因为碳纤维刹车管可能由超过60个零件构成,制造成品部件的过程非常复杂。再想象一下整辆F1的制造有多少个部件。

  3D打印技术可以改变所有这些过程,因为电脑中的原型设计直接可以生成模型,并且可以迅速调整并重新生产。当设计到空气动力性能的时候,改进是没有尽头的,直到没有时间生产成品的时候才算完。

  Q:你的热交换器有何特殊之处?

  我们生产的热交换器最大优点在于它的简洁性。热力学第一定律是他们的工作原理。有时你需要把热量提取出来,有时候你需要输入一些热量。它可以工作在循环模式下,液体吸收热量并把它们带走,再释放到大气之中。比如汽车散热器就是一种液体-空气热交换器。我们的皮肤则是另一种交换器,我们吃进食物并把它转化成能量来驱动身体,同时我们也通过皮肤向空气中散发热量。提高对热量的控制效率意味着你掌握了更多能量来让工作进行的更持久、更快。

  但在热交换器行业内已经有将近20年没有见到革命性创新技术了。我们已经把传统工艺发挥到了极致,是时候让新技术发挥作用了。我借鉴了传统的设计,并用新的几何学技术加以改善,结果得到了具有更高区域密度、低压损、高热交换率的热交换器。我们刚刚对概念模型进行了测试,

  它的效率已经超过了目前世界上最好的交换器。别忘了它的重量只有其他交换器的不到一半,这是一项巨大的技术进步。

  Q:制造业的未来是怎样的?

  我认为十年之内制造业就会开始分散化,这会创造一种完全不同的企业。这意味着供应商不再供应装在卡车里的硬件,而是供应知识产权保护下的设计图。这种工作模式可能在十年内就会实现。可扩展性是未来制造工业的核心,它意味着更高的生产效率,比现阶段提高上百倍的效率。最初我们可以看到高级机器出现在全球各个工厂里,成熟的生态系统支撑着它们有序工作。一种高效、合作、聚集型的新家庭手工业式的企业会逐渐出现,全球供应链会分散化、大众化。

  最终3D技术可以让我们用更少的资源生产更多的物品,这对这个星球上的每一个人都有影响。

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