一辆漂亮的白色“空气自行车”前不久在英国问世,引起世界一片讶然。其特别之处在于,这辆硬度堪比钢材的小车是用尼龙粉制造的。它的制造者欧洲航空防务和航天公司(EADS)英国区首席执行官罗宾·索斯韦尔表示,“它是英国在革新方面的一个具有幻想色彩的典范。”
尼龙粉末堆出自行车
“空气自行车”采用了一种经过革新的3D技术——添加层制造技术。科学家们首先使用电脑辅助设计软件设计出了“空气自行车”的模型,然后将设计图纸发送给一台打印机。打印机使用激光束将尼龙、塑料或金属熔化成粉末,然后逐层叠放熔化的尼龙粉。电脑软件将三维设计图分割成很多二维层,让一层粉末成为打印材料的首层,再在其上覆盖一层新粉末,这样逐层叠加,最终“堆出”了这辆自行车。
“空气自行车”的车轮、轴承和车轴等部件均采用添加层制造技术完成,而传动装置、踏板和车轮等零部件都是分开制造后组装在一起的。一体化的结构设计免去了传统自行车所需要的维修或装配。
据介绍,利用添加层制造技术制作出来的工业制品,比传统机械手段制作出来的成品要轻65%,使用的原材料也只有传统制造方式的1/10,大大减少了浪费。
EADS首席工程师安迪·霍金斯表示:“这种制造方式拥有广阔的前景,其技术优势在于,激光能够塑造出希望的任何形状,使复杂的设计能在极低的成本下呈现。”
3D打印技术可造火箭
科学家们表示,添加层制造这种3D打印技术,让精细的尼龙与碳增强塑料、钛、不锈钢、铝等金属粉末混合制造出既坚韧又轻便的产品,因此可以广泛应用于航空航天、发动机制造和工程领域。
类似的3D打印技术已经在汽车制造领域有过成功应用的先例。去年11月,美国和加拿大两家公司成功研制出全球首辆利用3D打印技术制造的汽车。这辆叫作Urbee的双座汽车,所有外部组件都是通过大型3D打印设备生产而成。由于3D打印技术不需要设计者进行机械加工,设计细节的修改完全在电脑中操作完成,非常方便。
作为空客的母公司,EADS对添加层制造技术的应用显然不会满足于制造自行车,据悉,空中客车公司已经准备利用该工艺来研发轻型客机。
科研人员发现,传统机械工艺生产的飞机零部件,往往要浪费掉95%的原材料,而由于3D打印技术是严格按照设计图来塑造物体外形,可更加精准地制造出完全相同的零部件,同时节省大量原材料。EADS研发小组曾经制造了一支A380飞机的零部件,其重量比原件减轻了一半,但可完全实现原有的功能。
而且,此项技术完全不受技术局限,只要能够想象出的结构形状都能制作出来。一些专家认为,这项技术完全可以用于火箭和宇宙空间站的制造,并有可能完全颠覆它们的传统形象。
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