案例 | 这家公司凭什么比 Facebook、微软、IBM 还聪明?
编者按:
美国的麻省理工学院每年都会评选出一个名单,名单上包含了当年全球50家最聪明的公司。
在 2017 年最新出炉的名单上,来自硅谷红木城的 3D 打印公司 Carbon 位列榜单的第 18 名。
要知道,Facebook 才排第 23 名,Microsoft 第 27 名,特斯拉第 31 名,阿里巴巴第 41 名,这家年轻的新公司凭什么排得比这些公司都靠前?
通常,说起 3D 打印,你会想到什么呢?打印一个小玩偶?或者是一个精密的小零件?但他们大部分都只是样品。而这家硅谷的3D打印公司Carbon,不玩样品,就玩量产的。
它的聪明之处都体现在哪里呢?今天的文章,分享给大家,Enjoy it。
大多数3D打印都是 “伪3D”
原来,Carbon 这家 2013 年才成立的年轻公司想要用高性能聚合物(比如聚氨酯和环氧树脂)快速 3D 打印物体。
这家公司的创始人约瑟夫•德西蒙尼(Joseph DeSimone)在一次演讲中提到,现在市场上主流的、传统的 “3D打印” 严格来说都是 “伪3D打印”:
它们其实只是一遍一遍地 2D 打印,技术也是 2D 打印的技术,然后把一层一层打印出来的东西 “摞” 起来。
这种 “伪3D打印” 有几个问题:
第一,速度实在太!慢!了!有时候打印个东西要好几个小时,这种速度肯定没法运用到需要大量生产的领域里,时间成本太高;
第二,质量不过关:“一层一层地打印”,这种工序使打印出来的零件有力学性能上的缺陷;
第三,可以用来 3D 打印的材料种类太少。
这些问题不解决,3D 打印能量产才叫奇怪......
Carbon 的 3D 打印和其他 3D 公司截然不同:它不是一层一层摞起来的,而是整个从水槽中缓缓升起的。
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就问你魔幻不魔幻。
Carbon 说了,他们的技术和传统 3D 打印相比,有这么两个最主要的优点:
第一,打印速度快,某些情况下能比现有其他3D打印机的打印速度快数千倍;
第二,能用做 3D 打印的原料更加广泛,包括橡胶状弹性体,和耐用的硬塑料。
液体不能直接变固体的3D打印,都是耍流氓
液体直接变固体?Carbon 的技术核心就是 “数字光合成技术”。
好了,知道 “数字光合成技术” 这种东西你一看就头疼,密探给你解释下:
光可以把液体的树脂变成固体,而氧气能抑制这一过程;也就是说,从化学的角度看,光和氧气是对立、或者说是互补的。
Carbon 的创始人开了个大脑洞:既然这样,为什么不精准地控制光和氧气,利用光和氧气 “生长” 出零件呢?
这个脑洞的结果就是这个样子:
每个 Carbon 的 3D 打印机由三部分组成:
第一部分是一个水槽,当然了,里面放的不是水,而是特殊的专门用于3D打印的液体;在这个“水槽”的底部,有一个特殊的窗口,大家记住这个窗口,我们等一下还会提到这个窗口;
第二部分,是一个可以降入水槽、并且把物体从液体里拽出来的平台;
第三部分,在水槽的下方,有个光投影系统,可以投射紫外区域的光。
记得刚才我们提到的“水槽”底部的窗口吗?这个“窗口” 藏着很多机关:不仅光线能透过这个窗口,氧气也能投过去,你可以把它想象成我们平时佩戴的隐形眼镜。
而在传统方法中,当平台降下来的时候,氧气透不过去这个 “窗口”。
也就是说,传统方法里,打印机得做出一个2D的图形,然后把它粘到窗口上。如果想打印下一层,得先把这一层从窗口分离出去,重新注入树脂、重新定位,一遍一遍重复。这么一层一层的打印,速度肯定就慢下来了。
这就是为什么 Carbon 的“窗口” 这么特殊:记得我们刚才说过光线和氧气这对化学反应里的 “冤家”都能透过这个“窗口”吗?Carbon 的方法是:在光线照到底部的同时,氧气也透过底部,阻碍反应,也就是 3D 打印成品里“镂空” 的部分。
这个光线和氧气同时工作的地方,Carbon 给它起了个名字,叫 “死亡地带”,听上去有点儿吓人,其实这个 “死亡地带” 就是在我们刚才提到的“窗口”的交接面上,薄薄的一层液体,也就一根头发丝三分之一的厚度。
当机器把打印好的东西从液体的 “水槽” 里直接提起来的时候,这薄薄的一层就是 “魔法” 发生的地方。
怎么样,是不是看上去非常黑!科!技!
如果 Carbon 想改变这层 “死亡地带” 的厚度,只要改变氧气的含量就可以了。Carbon 研发出了一套非常复杂的软件,用来控制一些关键变量,包括氧气的含量、光、光的强度、几何形状,等等。
Carbon 打印出来的东西和传统的3D打印还有一个非常大的好处,就是它打印出来的零件是完整的一块:
我们刚才提到了,传统的 3D 打印是一层一层的打,打出来的零件有些特性会受到影响,但 Carbon 是一瞬间 “一起” 打印出来的,而不是一层一层打印出来的,因此表面非常光滑,看起来和注塑成型制作出来的零件一样。
生产样本没意思,大量生产才够劲
提高了打印速度、扩大了打印的原材料后,Carbon 说了,3D 打印终于可以被用在规模化的生产中了。
他们公司的口号就是:“生产样本没意思,大量生产才有意思。”
而这句口号,恰好说出了3D 打印这个行业的新趋势。
那现在的生产流程是怎样的呢?
首先,产品设计师把一款产品设计出来;设计出来以后,先把样品生产出来,大家把样品拿在手上,摸一摸看一看,看看样品是不是想象中的样子;样品通过后,工厂机器开模(开模” 就是生产过程中模具的开发制作);等模开好了,才可以批量生产。
而用类似 Carbon 这种 “数字光合成技术” 的 3D 打印,就能跳过中间建模那些步骤,从“设计”这一步直接跳到批量生产。
最近他们和阿迪达斯合作,准备生产十万双运动鞋,长这样:
这些运动鞋的与众不同之处就在于,它们的气垫都是 3D 打印出来的。这款气垫看上去有点像蜂窝,上面有很多个非常细密的镂空部分,让这个气垫有非常好的缓冲性。
穿着这双鞋跑步,能大大减少跑步对膝盖的伤害。
和传统鞋垫比起来,这种 3D 打印出来的鞋垫有四个好处:第一,它非常非常轻;第二,这个鞋垫非常柔韧、灵活;第三,特别耐用;第四,和传统鞋垫相比,它的诞生过程可谓非同寻常:直接从液体打印出来的,而不是我们刚才说的,先做样本、再让工厂开模。
趋势:快速、量产、量身定制、原料广泛
Carbon 这家公司给了我们这么一个启发:谁能找到一种快速制造高质量的、达到成品性质的零件,谁就能改变制造业。
换句话说,高端制造业的竞争,实际上就是对 “谁能按需求定制、还能把东西做得又快又好” 的竞争。
这个技术在我们的日常生活中也有很多应用场景:比如医疗领域,就算是心脏支架这么精密的东西,我们现在还常常用 “均码”,其实没有两个人的身体是完全一样的,衣服还分大小号呢,手术里用到的零件怎么可能所有人都用一个号呢?
像 Carbon 这种下一代的 3D 打印技术,就能解决这个问题:如果一位病人需要一个心脏支架,3D 打印能快速给他打印一个专为他设计的、基于他的解剖学结构的、可以在一年半载后消失的支架,而不是医生从架子上拿一个标准型号给他。
不仅是医疗领域,3D 打印可以被运用在很多方面:有人用来打印电动摩托车的精密部件,还有人用来打印矫正牙齿的牙套,等等。
当然了,除了 Carbon 这种新公司,一些老牌科技公司也想在这领域有所作为:
惠普公司就推出了 3D 打印机打印高强度的尼龙零件;除了用尼龙作为原材料,他们还在研发用橡胶、工程塑料等材料作为原料;而且,惠普的 3D 打印机自身 50% 的零部件就是 3D 打印出来的。
长这样:
另一家名字叫作 Desk Metal 的公司,想用不同种类的金属合金提高打印速度。和其他金属 3D 打印系统不同的是,这家公司不用激光或切割工具3D打印,而是采用一项专有的单通道喷射技术,让它打印金属零件的速度比 现在的方式快 100 倍。
可见,这几家 3D 打印公司用到的具体方法不同,但目标一致:如何提高速度、开拓能被用于 3D 打印的材料才是正经事。
如果这几点达不到,3D 打印就只能一直停留在小众的 “我们来打印个小玩偶吧” 的阶段...
其实按照发展阶段划分,3D 打印可以分为三个阶段:原型制作、制造工具和最终生产制造零件。
中国的 3D 打印技术在生产制造行业的渗透率还远不如美国,主要的 3D 打印应用都还在比较初级的原型制作阶段。
造成这种情况,一方面因为市场还需要一段时间才能接受 3D 打印这种增材制造的新技术;另一方面,如果由点及面地看,3D 打印只是“智能制造”这个领域的一部分,而整个领域完成数字化的升级过程也需要一段时间。
不过,如果我们以 3D 打印在美国的发展速度为参照物的话,相信 3D 打印也会随着中国制造业的智能化而在不远的将来迅速普及。
不过话说 ... 如果有一天 3D 打印真的能被广泛运用,大家最想打印什么东西呢?
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