3D 列印如何改變 F1 賽車,和一個 200 億美元的產業?

作者 | 發布日期 2015 年 07 月 08 日 13:30 | 分類 3D列印 , 汽車科技 follow us in feedly

Michael Fuller 在世界最頂尖的賽車運動 F1 中已經工作十幾個年頭了。這些年積累的經驗讓他想到一個可以發財的點子,即用 3D 列印技術讓現有的熱交換器輕上一半。



熱交換器負責將熱量傳導出去,它可不只是汽車上必備的設備,在航空、化工和製冷的領域都有大量應用。在賽車和航空業中,重量就是生命,所以 Fuller 的構想非常有潛力。而這類市場的容量更是能嚇掉你下巴——2020 年可以達到 200 億美元。

而對於 Fuller 來說,熱交換器只是開胃小菜。他把自己的 Conflux Technology 公司,看做製造業漫漫變革路上重要的一部分。借助圍繞 3D 列印出現的一系列新技術,他的公司正在成為業界翹楚,因為透過新技術,大型的製造項目不必再像以前一樣,將不同的零部件外包給分布在世界各地的公司了,現在就近就能解決。他預言未來的製造業基地不會像現在這樣龐大,而且動作緩慢滯後,製造能力將是現在製造業基地的千百倍之多。

不過,3D 列印未來會多夯的說詞,人們都快聽煩了。Fuller 說在這技術剛出現的時候,F1 賽車還只是用它做些試驗型的零件,而後就開始用來生產小型零件了。以之前的技術來說,還是做不了最頂級的製造,因為其表面公差和強度還是達不到要求。但是最近一年內,3D 列印技術突飛猛進,現在已經趨於成熟。老式企業,小心點喔。

以下是國外記者 Angus Hervey 採訪他的片段,他講解了對未來製造業的看法。

 

你年輕時知道自己未來要做什麼嗎?

我小時候老爹經常帶我和弟弟去卡丁車場,沒開幾次我就知道我成不了車神,但我依然熱愛它。所以我立志成為一個賽車工程師。在我放出豪言兩年後,老爹嚴肅地跟我說,這事要嘛開始做,要嘛就別再提。他幫我寫信給每一家 F1 車隊的老闆,信上寫道「我叫 Michael Fuller,我家住澳洲,今年 12 歲。如果我想在 F1 工作,得做點什麼呢?」出乎意料的是,我居然得到了回信。

13 歲時我開始在當地的一家車隊當義工,每天我只是洗刷輪胎,沒多久我就不想再當機械工程師了,這樣我就只能做 F1 車隊的資深工程師了!這也讓我提前知道了要在大學學習什麼,高中也變得很順利。現在看來,這件事給了我一個契機,其他人都在尋尋覓覓的時候,我已經明確了自己的道路並堅定地走下去。學習中遇到困難我也不那麼容易打退堂鼓了。觀念可能會變得模糊,但我的終極目標還是要製造賽車。

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F1 這個級別的賽車到底有多棒?

它是汽車運動最尖端的領域,也是創新的溫床,同時也意味著快速的迭代。就拿剎車散熱管來說,空氣動力學家先給出一個大概的製造理念,而後交給設計師在 CAD 上進行繪圖,接著就會製造出模型並進風洞進行測試。測試後,工程師會分析結果然後回饋給模型設計師。你知道嗎,這時候可能設計師已經做出十種不同的方案了。這一切的工作都是為了保證再次進風洞測試前的精確度。比賽前四周你就要定下設計方案,因為碳纖維的剎車散熱管有超過 60 個部件;整車的製造就更是一項龐大的工程了,你可以腦補一下過程。

而 3D 列印的出現改變了一切,因為你現在可以在電腦上直接完成設計並列印出原型,還可以及時進行一些微調。就在進行空氣動力學設計時,我們可以有更多的時間來不斷進行完善,因為工作效率提高了。我們也不用再提前四周就開始進行生產,因為現在 48 小時就可以搞定一切。

雖然這些優點顯而易見,尤其是對於年輕的工程師來說,但徹底的轉變還是需要時間。可能這個適應期要四、五個月左右。對於其他行業來說這已經很快了,但對於飛速變化的 F1,還是有些慢。

 

你什麼時候開始想創立 Conflux Technology?

在職業生涯中,我做了不計其數的工程安裝,你要負責打通所有的環節。在科技界的行話就是物理性的系統整合。恐怕我走彎路最多的地方就是在熱交換器上了,因為影響它工作效率的因素太多了,這些因素可以是大小、重量、熱傳導效率,甚至流量限制造成的動力衰減。我一直都對發掘金屬添加劑和 3D 列印的巨大潛力很著迷,在這裡你可以看到不同的金屬粉散落一地。這些場面我很多年前就在 F1 裡見識過了,不過那時候的技術還不成熟,做出的產品體積和密度不達標。

就在一年前,我覺得機會來了。我用了只有附加製造上才會用的方法對我的熱交換器進行了設計。跟阿基米德一樣,我在洗澡時來了個新點子。而後我就把數據導入 CAD,並請教了墨爾本大學尖端科技的專家,而後在蒙納許大學的下屬公司找到了可以製造原型的設備。所以過去的六個月我一直在利用維多利亞州政府提供的資金,進行列印實驗並檢驗原型產品的可靠性。

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你的設計有什麼特別之處?

熱交換器貴在其結構的簡單,它們在熱力學第一定律下運行。有時你要給它加點熱,有時又需要降降溫,這要怎麼去解決呢?液體會帶走機器做工時產生的熱量,拿汽車的散熱器來說,它就是水冷的熱交換器。水從引擎附近流過帶走熱量而後又傳遞到空氣中。我們的皮膚也是一個例子,我們將食物轉換成生活所需的能量,同時也會透過皮膚散發熱量。如果你能處理好自身的熱傳導效率,你就會有更充沛的精力。

但是過去 20 年在工業上這部分卻沒有顯著的突破。在技術上我們遇到了瓶頸,比如蝕刻、彎曲、沖壓、釺焊和銲接。業界迫切需要次世代熱交換器的出現。我吸取了前人的經驗並用新的方式將他們重新整合,最後製造出了輕便的熱交換器,它密度高、阻力低、熱交換效率高。我們已經完成了理論驗證階段的工作,它已完全超越現有的設備,而且重量只是對手的一半,這簡直不可思議。

 

這技術能應用在什麼地方呢?

現在是附加製造技術的黃金發展時期。3D 印表機也變得更快、更大、用途更廣泛。我們的主要目標不是革現有熱交換器行業的命,我第一步目標是要驗證我的新製造業理論,即在使用時再製造就行。這觀點早就提出好多年了,但我們還停留在討論這一假設能不能成立的階段。現在的問題是 3D 列印在零部件製造上能否替代傳統的製造商,並且在成本和交付上取得一定優勢。

一旦這一模型能運用到其他的製造業領域,將給業界帶來革命性的變化。舉例來說,假如工程公司要開鑿一條隧道,他們將會在工程中消耗大量的零部件。也就意味著需要在幾個月前就進行預定,其全球供應鏈的規模你是無法想像的。用了我們的新技術後,就在家門口你就能快速拿到這些零部件,免去了許多麻煩。我們會把 3D 印表機安裝在工地附近,在我們的工程師與隧道的設計師進行交流後就可以直接生產所需零部件。這樣提高了生產力、縮短了時間、降低了供應鏈上的風險,也更經濟環保。

 

過程中有什麼困難?

現在業界還沒有人敢嘗試我想做的事,也就是用 3D 印表機進行金屬部件的量產。拿我製造原型的公司 Amaero 來說,他們在這一領域有最一流的技術,但也沒有走出量產的一步。更讓人發愁的是,沒有 F1 車隊那麼強大的資源支持,做好一件事需要花費更多的時間,我對這一點還不太習慣。但我想提到的一點事,澳洲的創新環境真心很讚。

下一步的試驗量產會很有趣。我們大約需要 1,100 萬美元。這一數字並不是那麼的恐怖,只是在澳洲可能籌不到那麼多。但我想在澳洲做這個項目,因為這裡有大量優秀的工程師,他們都是世界級的。而且,3D 印表機的費用在哪都差不多,但是政府的管控寬鬆和原材料供應卻是其他國家都提供不了的。

 

製造業的未來在哪裡?

我想,在十年之內我們就能證明我們現在的構想是革命性的。這將會創造完全不同於過去類型的新企業。這意味著供應商不再是只供應生產好的部件,他們會更多的參與設計與製造的各個環節。也許不到十年時間我們就能美夢成真。在這裡,可擴展性是關鍵,因為它意味著更高的生產力。

一旦項目成功,我們就可以成為這一工業新生態背後的服務提供商。一個新型的高效集群性產業會冉冉升起,其快速反應能力與高附加值都是前所未有的,現有的全球龔映麗會被極大地顛覆。

總之,新的技術讓我們可以事半功倍,這對我們確實是極大的利好。

(本文由 雷鋒網 授權轉載) 

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