在未来,“最聪明的”装配形式可能是根本不装配。这就是增层制造的目标。

在未来,“最聪明的”装配形式可能是根本不装配。这就是增材制造(additive manufacturing)的目标。增材制造是一种将材料从3D模型数据中拼接成物体的过程,通常是一层一层地拼接,而不是传统的“减法”制造方法。

增材制造(AM)可用于塑料、金属、陶瓷或复合材料的物理模型、原型、图案、工具组件和生产部件。工程师们利用计算机辅助设计模型、3d扫描系统、医疗扫描仪和视频游戏中的薄的水平截面来生产可能很难或不可能用其他方法生产的部件。

沃勒斯咨询公司(Wohlers Associates)总裁特里•沃勒斯(Terry Wohlers)表示:“将AM技术用于零件生产被认为是下一个前沿领域,机遇不可估量。”沃勒斯咨询公司专门从事快速产品开发和增材制造。“企业、企业家、投资者和研究人员正在考虑如何利用AM生产一到几千个令人兴奋的产品系列。”

欧洲航空防务与航天集团(EADS)是空中客车(Airbus)和欧洲直升机公司(Eurocopter)的母公司,该集团的工程师最近使用这种技术“组装”了一辆自行车,他们称之为增层制造(ALM)。他们声称它“有改变全球制造业的潜力”。

空中自行车由尼龙制成,不需要传统的组装。它是从粉末中生长出来的,可以让完整的部分成为一个整体。车轮、轴承和车轴在生长过程中合并,并同时建造。

Airbike可以建造骑手的规格,所以它不需要调整。独特的设计特点包括在车架中采用整体桁架结构,以减轻重量,但保持刚度,以及凯夫拉尔(Kevlar)带,创建一个清洁的驱动系统。

添加层制造允许单一产品从金属细粉,如铝,不锈钢或钛。这辆自行车的设计通过计算机辅助设计得以完善,然后通过激光烧结工艺来建造,该工艺将选定的结构材料逐层加薄,直到形成一辆坚固的、完全成形的自行车。

虽然Airbike目前还只是一个技术演示品,但EADS已经开发出可以在分子水平上操纵金属、尼龙和碳增强塑料的技术,这使得它可以应用于高应力、对安全至关重要的航空用途。与传统的,加工的部分,那些生产的ALM是高达65%的打火机,但仍然强大。

据EADS的工程师说,ALM工艺使用了传统制造所需材料的十分之一,减少了浪费。他们相信,ALM提供了产品的潜力,以快速和廉价的打印机位于办公室,商店和住宅。例如,它将允许在偏远地区生产替代部件,改善人道主义救济和军事行动的后勤。

EADS的ALM首席工程师Andy Hawkins说:“ALM的可能性是巨大的——这是一项改变游戏规则的技术。”“其美妙之处在于,复杂的设计无需额外的生产成本。激光可以画出你喜欢的任何形状。【例如】,Airbike融入了许多独特的设计特点,比如提供鞍座缓冲的辅助结构,或者轮毂内的集成轴承。

霍金斯补充说:“未来,通过取消生产线和对工厂的需求,制造成本将显著降低。”“通过这一点,ALM有潜力逆转历史上伴随工业化而来的城市化趋势。

Hawkins指出:“虽然目前在可实现的最大组件尺寸和相关成本方面存在局限性,但该技术发展迅速。”“人们越来越认识到ALM的潜在后果,在全球范围内实现这项技术的障碍正在迅速下降。”