3D打印之父终于说了大实话:奇迹不会来的太快或太轻松

来源:3D打印商情    关键词:3D打印,3D打印技术,3D打印运用,    发布时间:2019-06-21

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    导读:在讨论3D打印可以为行业和社会做些什么时,我们很容易将它抬到很高的地位,但它的创造者查克·赫尔(Chuck Hull)用老式的诚实来切断炒作。 

由于3D打印,有一天我们也许能够用生物材料生成新的器官和身体部位,在一天内根据需要设计定制设计的房屋,并制造内部印有电路的电子设备。这不是夸张或假设,这些东西现在都在测试,并且比你想象的更接近真实。

由HP 3D打印的假肢外壳。许多公司正在开发将电路和电线直接打印成零件的方法。

随着事物发展的速度,不久之后,惠普的Multi Jet Fusion打印机这样的高端机器能够快速生产出坚固可用的部件,看起来就像点阵打印机对我们所做的那样。

很难预测这个行业可以走多远,因为Wohlers Associates在2013年预测该行业在2021年的价值将达到108亿美元。2019年的Wohlers报告现在预测到2022年该数字将达到239亿美元,可以说这个行业超出了所有人的预期。

这是一个疯狂的行业,甚至是最有可能改变世界的行业。但你可能不知道的是,这个将改变世界的发明有着一个极其谦逊的开端。它是由一个同样谦逊的人——查克·赫尔(Chuck Hull)发明的,他是一个像杰佩托(Geppetto,缔造匹诺曹的老木工)一样的人物,他不知道他的创作是多么神奇。

Chuck Hull,3D打印之父

雕刻工业

在20世纪80年代早期,随着立体光刻技术(SLA)的出现,赫尔启动了增材制造运动,立体光刻技术使用快速移动的紫外光束来固化下面液体树脂池的特定部分,从底部向上雕刻托盘深入池中。

当时,赫尔只是想找到一种更好的方法来塑造注塑成型的物品。这种制造方法对于大批量、低成本的塑料部件而言是令人垂涎的,但是进入生产是一个详尽的过程。迭代过程需要工程师设计要制造的零件,而且还需要用于注塑机的工具来制造零件。

“当时的问题是,设计师要设计一个零件,他需要花费很长时间才能确定他想要的东西是什么样子,以及它是否适用于预期用途。赫尔说。

这个过程可能需要六个星期,对他来说太长了,他知道有一个替代方案,他可以把它商业化并出售给其他工程师。他对此很有把握。赫尔工作的加利福尼亚小型工程公司的总裁却不这么认为。

“我坚持不懈,”赫尔解释道,总裁默许让他在晚上和周末在后面的实验室里追求假想的技术。

凭借这一工作空间,以及Hewlett Packard X-Y绘图仪、灯泡输出、树脂、一些光纤和精细的编程技巧,赫尔创造了历史。更具体地说,他制作了一个洗眼杯,从这你就知道他成功了。

一天晚上,他的妻子“不情愿地”开车到实验室去看实验产品,事后看来,这就像看到第一本“古腾堡圣经”从打印机上滚滚而来。

第一个3D打印部件,一个洗眼杯样品。

赫尔紧接着成立了3D Systems,将该技术商业化。到80年代末,该公司的打印机正在为铸造厂制造投资铸造模具。

“我们制造的模具,至少足够用于代工厂进行短期生产。”3D Systems现任首席技术官赫尔回忆道。当时他们为工厂打印固定装置和工具。

这足以证明该技术具有潜力,而其他增材制造方法也正在形成。

增加炒作

在赫尔致力于3D打印产业化的过程中,明尼苏达州的斯科特·克鲁普在厨房里摆弄塑料和胶枪,为他的孩子制作玩具——这便是熔融沉积成型(FDM)的原型,该挤压方法获得专利,由Crump的公司Stratasys注册。其他公司,如Ultimaker,称之为熔融纤维制造(Fused Filament Fabrication,FFF)。无论哪种方式,将一卷塑料线送入挤出机,在那里将其熔化并逐层地落到构建板上。这种方法是工厂直接在工厂车间直接制造夹具和固定装置的常用方法,以减少因工具损坏或效率低而导致的停机时间,无需浇铸。

采用熔丝制造(FFF)的3D打印机。

对于那些希望提高产量并实现其KPI目标的工厂经理而言,这是一个非常令人兴奋的用途——而这正是增材制造目前最成功的现实。

但仅仅存在于现实世界还远远不够。到本世纪初,人们想从这一奇迹技术中获得更多。他们不知道该怎么做,但他们知道他们想要的很多。有些人甚至想拉出那些不存在的字符串。

2013年,人们对3D打印机的期望可能比现在更高,因为人们认为使用3D打印机早晚会像使用2D打印机一样容易,而且不会很晚才实现。2012年就有一个标题惊呼:“新的MakerBot Replicator可能会改变你的世界。”

当时的想法是,技术将像个人电脑一样转移到消费者世界。每个家庭都将成为一个微型制造工厂,能够为孩子们提供家电维修零件或小雕像,甚至连晚餐都可能是3D打印的。

“很快,可能在未来几年内,市场将为沃尔玛和好士多的数百万销售的主流3D打印机做好准备。”Wired的Chris Anderson写道。

但你不能责备别人太激动了。您可以指出投资者不了解技术,或者说人们本身就是惰性的。

由于炒作,3D Systems看到了投资者信心的巨大膨胀,因为初创公司纷纷涌入该领域,试图利用高管和媒体所激发的兴奋,推出家用3D打印机。他们甚至推出了一款名为Cube的消费级打印机,还有一个位于洛杉矶的高级烹饪实验室。

事情正在逐渐失控,就像新科技一样,人们忙于购买或出售荒谬的幻想,而不去质疑这些幻想的功效。 Makerbot的首席执行官Bre Pettis在接受《纽约时报》采访时曾将Makerbot Replicator与“Darth Vader驾驶Knight Rider的KITT汽车,同时被夜鹰间谍飞机空运”进行了比较。

MakerBot Replicator 2

回顾过去,问题可能是每个人都对成品感到非常兴奋,以至于他们没有考虑对一个普通人来说,制作对象的3D渲染有多困难,将其“切片”成数字图层以便机器知道如何处理打印工作,并考虑到环境因素、维护,以及是否值得打印。

这里有一个简单的比喻:是的,你可以种植自己的西红柿,它们会很美味,但这需要时间、空间、适当的天气、免受小动物侵害等等。当你经过超市的产品过道时,抓起一袋子西红杮则要要简单得多。如果你必须有传家宝西红柿,你可以为当地农民提供种子,剩下的由他们来做。你可以看到,合同制造商随处可见。甚至UPS商店也有30个美国站点,用于定制3D打印作业。

当人们意识到运行机器比谈论它要困难得多时,投资者会对3D打印强烈抵制,并对它的信心大打折扣。3D Systems在2014年的股价下跌了55%,在2016年之前总跌幅约为92%。而Cube消费级打印机在2015年底停产了。

在这方面,如果你更喜欢悲惨的希腊神话,而不是迪士尼的寓言,赫尔可能更像是代托纳罗斯——伊卡洛斯的父亲,他为他的儿子伊卡洛斯发明制作了蜡质翅膀,让他飞翔,但要注意他的高度。

赫尔,永远以现实为基础而不是隐喻或神话,将这种堕落归咎于人类纯粹的狂妄自大和那些未能完成的工作。

“我从未从哲学的角度看待它,但有一段时间,显然有很多炒作,人们开始听说3D打印并想象它可以做所有事情。”赫尔说,“也许它可以做任何事情。但显然,让小公司、投资者、企业家都跳进来是不现实的。”

他将幻灭的低谷和所有夸张的东西视为整个过程的一部分。

“那个时期的好处是,没有人知道3D打印是什么,我们总是要试着解释他们应该关心的原因,现在它已经很好理解了。”

他说,理解包括一些幻灭,但同时也揭示了3D打印的真相,以及它的实际潜力。

目前,这种潜力在于可重复的工业应用,以及完善更广泛的材料选择和打印技术,特别是直接金属激光烧结和多喷射。3D Systems公司现在已经在其产品组合中扩展了与传统制造商的合作伙伴关系,例如GF Machining Solutions。

原始方法仍然是该公司最成功的用例,也是该行业中销量最高的。专有的校准技术应用程序每天生产超过35万个牙科矫正器。矫正器是在3D打印模具上热成型的,而不是3D打印的。

由3D打印模具热成型的矫正器。

一次性牙齿矫正是一场革命。但对于那些曾经像垃圾一样对待自己的身体或运气很糟的病人来说,一次性器官又是怎么样的呢?

SLA也可以在此找到答案。《新闻周刊》最近报道了一组研究人员致力于3D打印活体组织,最终打印出器官。

像这样的东西赫尔不可能是谦虚的。这是从无到有创造生命的下一个最接近的东西。赫尔说,他在那个特定的科幻领域做了“相当多”工作,并且熟悉这一领域的进步,同时也给人们带来了沉重的期望。

“我也熟悉从这个概念到实现它们实现它们需要做多少工作,”赫尔说。“因此,在这些奇迹发生之前,还有很多研究、很多工作要做。”

奇迹,它似乎,需要计划和时间。

就目前而言,也许最好不要夸大其词或者看得太远。像Hull一样,只是试着找出一个应用程序可以做得更好一点,更快一点。然后投入时间,你会有一些真实的东西,而不是一些改变世界的话。(文/John Hitch,译自Industry Week