我们早已知道3D打印技术已彻底颠覆了日常物品的制作方式,从乐高积木到吉他,从汽车车身到人工肝脏。但如果“打印机”自身能够等比例放大到足以打印像飞机那样大的物体,那么3D打印所引发的变革规模还会大的多的多。
空客(Airbus)的机舱设计师巴斯蒂安·谢弗(Bastian Schafer)过去两年来一直致力于一款概念飞机,这架飞机将完全由一台有飞机库那样大的巨型3D打印机打造。这听起来像痴人说梦,因为如今最大的3D打印机不过餐桌那么大。但是谢弗的设计是有规划的:从现在用3D打印技术制造一些小部件,到2050年左右造出整个飞机——整个路线清晰可见。
那为什么要采用3D打印技术呢?空客的母公司欧洲宇航防务集团(EADS)已经在研究使用增材制造的工艺来制造飞机,因为这不仅能降低成本,与传统制造方法相比更可使各部件的重量轻65%。谢弗的概念飞机极为复杂,需要各种全新的制造方法:从弧形机身到仿生结构,再到能让乘客一览蓝天白云的透明蒙皮。
在采用3D打印技术制造飞机零部件之前,挑战之一是EADS需要让设计方案通过严格的飞机监管条例。从小处着手的一个理由:到今年年底空客将完成A380某些机舱行李架的升级,这使得A380称为该公司首款用上3D“打印”部件的商用飞机。谢弗表示,空客的新机型“欧洲战斗机台风”(Eurofighter Typhoon,军用机型)环控装置的非结构性部分已经采用由3D打印的部件。
另一个挑战还存在于多种合适的材料的混用。这架空客概念飞机的仿生结构所需要的某些材料目前尚不可用,例如用于机身的、牢固且透明的铝、某些生物高分子材料以及其他由碳纳米管加固的材料。
这又给了3D打印机用武之地, 这台打印机是由一家名为Objet (现属于Stratasys公司)的以色列私人公司制造。纽约建筑公司The Living的一位合伙人大卫·本杰明(David Benjamin)一直以来与空客公司的谢弗一起致力于概念飞机,他表示像Objet公司所拥有的那种多材料打印机可以让设计师们试验不同的材料。
“你可以融入不同的弹性、不同的色彩,或者在一段材料上的不同部位实现不同的特性。”本杰明说道。他手里拿着由3D打印机“打印”的半透明塑料板材样品,其上的某些部位非常柔韧。他说,“飞机上有些部位的材料需要既坚固又柔韧”,而3D打印机就能制造出这样的材料,它“只在该坚固的地方坚固,或者只在该轻盈的地方轻盈” 。
然而最大的挑战还是尺寸,本杰明表示。如果有一间足够大的房间和一个足够大的吊架来移动喷嘴(术语为挤压机)——恰如用来搬集装箱的起重机架,你可以用3D“打印”任何东西。本杰明补充道,Objet公司的3D打印机受自身规模所限,只能打印不超过2英尺高的物体。他和其他工业设计师们集思广益,提出了3D“打印”概念飞机的当前设计。大约有十个人与他一起效力这个项目,包括工业设计师和技术信息收集人员,他们共同努力推动3D打印技术进步。
补充资料:Objet Geometries公司属于Stratasys,Objet Geometrie是感光聚合材料喷射领域的先锋,致力于超薄层、高分辨率的三维打印 解决方案的开发、制造与推广,为全球快速原型制作与快速制造市场提供技术最领先的解决方案。经过市场验证的Eden系统, 采用针对办公室应用环境开发的Polyjet™ 聚合体喷射Objet专利技术。使用Objet的FullCure® 材料,可以打印精确,干净,光滑和极佳的细节体现的三维模型,即便是最复杂的三维模型,也能够以难于媲美的品质、精确度与速度打印出来。