3D打印如何改造传统制造业?

　　08月26日消息，当Platt Boyd决定辞去他作为建筑师的工作并用退休金积蓄开一家3D打印公司的时候，他并没有像人们预想的那样去硅谷或者布鲁克林，出乎很多人意料，他选择把这家用3D打印机建造房屋的公司Branch Technology安置在美国田纳西州的查特努加市。

Boyd已经在建筑行业干了15个年头，相当大的决心才可以让一个人离开稳定的收入和公司福利，带领团队参加查特努加市的Gigtank孵化加速器项目。这个为期100天的项目致力于连接初创公司和行业专家、商业指导师，以便帮助这些怀揣梦想的初创公司创始人能在这条路上少走弯路。Boyd坦诚道：“实际上辞职比公司选址更加让我难以决策。”对他来说，后者简单的多，因为“3D打印届的精英头脑信任这座城市”。

或许真的是在正确的时间出现在了正确的地点。查特努加市在几十年间一直在努力把自己从一个低端工业工厂转向更具未来视角的科技中心。今天，这个往昔灰尘漫天的城市已经一跃成为了全美最大的高速宽带网络所在地。这种被业界称为“吉比特网络”的超高速连接正在滋养着土地上成百上千家初创企业。查特努加市初创企业社区的领导者们认为3D打印行业或许是本市蜕变为明日科技城市的好机会，在未来也能创造可持续的经济增长。

　　查特努加市非营利组织The Company Lab的执行官Mike Bradshaw表示：“我们看到超高速网络会为3D打印带来优势。后来我们商量，是要看这项技术在别人手里一点点成熟起来，还是也要参与其中?最终我们决定要贡献一份自己的力量。”

打印出来的愿景

3D打印还处于早期发展阶段，Bradshaw表示目前的技术水平只允许实现特定的应用。这也是Gigatank要求参与的公司必须有一定可行性，只有一腔热血是不够的。

在硅谷等IT公司聚集体有数十家3D打印公司，他们在研发各种打印的消费产品。但很少有公司会研究工业和商业级别的3D制造工艺。打印手机壳或者酒瓶起子是远远不够的，必须站在更宽广的角度思考3D打印能够在制造加工业做到什么传统工艺做不到的事。Boyd说道：“我们不是指用3D打印技术去制造一堵墙，而是挑战那些传统工艺难以做到的事。”

实际上，Boyd表示这一点就是Branch存在的全部意义。在Gigatank七月份的展示日上，Boyd将Branch的技术形容为“像自然那样建造，避免产生传统建筑过程中产生的建筑垃圾，同时允许建筑师们设计出更加精巧的结构”，一些巧妙的设计在传统建筑领域难以实现或价格高昂，3D打印可以在很大程度上解决这个问题。Boyd表示：“3D打印的一大优势是它具有定制性，同时可以达到非常高的复杂度。我们不再需要忍受一成不变、千篇一律的统一设计了，它模糊了艺术和实用之间的界限。”

　　Branch公司研发了一种名为“多孔制造Cellular Fabrication”的工艺。它使用架在Kuka Robotics公司3.8米长的机械手臂上，以塑料和碳纤维作为材料制作墙体骨架。这款机械臂可以在一个10米高的轨道上上下移动，制作一个约7.5米宽18米长的墙面。塑料脚手架只有几英镑重，接着可以用绝缘泡沫和混凝土灌注其中来加强强度。最终成品墙面可以承受约2700斤的重量。接着Boyd解释说建筑师可以把自己的设计方案传输给Branch，接着Branch会用3D打印机打印出对应的塑料骨架。这些轻质骨架接着会运送到建筑工地，在那里灌上水泥或其它需要的填充材料，最终像搭建乐高积木一样把它们堆起来。

Boyd表示利用这项技术进行施工时可以把成本控制在每平方英尺(约合0.09平方米)80美元到140美元。和博物馆等具有创造性设计的建筑每平方英尺上千美元的造价相比，这个技术带来的收益是相当大的。

为什么需要超高速网络?

两年以前，EPB电子公司开始建造超高速宽带网络，将为城市带来1GB每秒的下载速度和上传速度，这个速度意味着人们可以在20秒的时间内下载一部全高清电影。而按照平均网速，这个过程需要30分钟。

但城市管理者想的比下载电影更长远，他们床板了Gigtank来回答这样一个问题：“如果你有了全世界最快的网络连接，你会拿它做什么?”

　　3D打印时这个问题的答案之一。这项技术意味着大量的数据用于描述三维立体的设计图纸。它依赖于强大的云计算能力，在这样一个环境下，低网络延迟拥有非一般的优势。3D打印给工业制造带来的一个改观是它允许机器进行错误修正。查特努加市的低延迟网络保证了所有的机器在工作的同时可以互相交流，及时修正错误，减少浪费。自学成才的3D打印专家Graham Bredemeyer说道：“机器在打印时，可以实时通过高速网络修正参数，在传统制造技术下，同样的错误可能导致整个零件的报废。”

Bradshaw等人注意到了查特努加市的高速网络和3D打印之间的联系，同时在无意之间也吻合了这座城市的历史。查特努加市在美国内战之前就一直是南部工业钢铁生产中心，随着二十世纪七八十年代中这些重工业陆续向海外转移，查特努加市大量的制造业岗位流失了。从八十年代中期，市政府就开始着手复兴这座沉睡的工业之都，从净化空气和自然环境开始。查特努加市很快就有了起色，2011年大众汽车在那里开办了北美制造总部。

长远目标

对于3D打印公司来讲，查特努加市不仅有超高速网络这一诱人条件，他们也在努力招募这方面的技术专家在城市中定居。在仅仅100英里外的美国橡树岭国家实验室也是3D打印方面的技术创新地，这个归属美国能源部的实验室在今年早些时候率先演示了3D打印汽车的可能性。Boyd表示：“这里的创业氛围和临近橡树岭国家实验室的优势，绝对是在此开办公司的有利条件。”

Boyd继续讲到：“对于准备踏入3D打印领域的公司来说，最大的挑战是找到自己的技术在制造过程中的用武之地。这个问题可能需要很长时间来回答，代价也是昂贵的。”Bradshaw希望在查特努加市创建一个自己的实验室，把附近的工程师、专家、公司汇集到一起研究他们的技术能够怎样改善已有的制造技术。Breadshaw说道：“我们的目标可能听起来不切实际，但不要忘记在追求目标的路上也会创造许多有价值的技术。”