柯林斯堡鋼管公司

這樣,既不用手工製作模型,又省去了速度慢且開支大的模具製作過程。 如果這種模型不只需要一個──在製造工業,這是很常見的──那就得用機器逐個地加工出製造塑膠模型的模具。 它製作出來的模具是分層次的,從底層開始一層層地來製作。

基本信息

柯林斯堡鋼管公司:自從19世紀現代製造業誕生以來,新產品上市的最大障礙就是製造業所謂的中間地帶,它類似於天文學的黑洞,可以耗去數不清的時間和金錢。我們如今生活在數位化時代,從行動電話到汽車發動機的零部件,所有這些耐用品都是利用計算機輔助設計(CAD)生產出來的。但是,除了少數簡單的金屬物品外,大多數這類設計圖樣都還無法直接輸入數控機器如計算機數字控制(CNC)的工具機里,將它們即時變成三維實物。

創辦

大多數金屬料產品和零部件根本不是用機器製作的,而是數以千件鑄造和衝壓而成的。在開始製作耗資巨大的工具即模具之前,製造業公司先要用黏土、木頭、塑膠或其他材料製造出手工模型。然後在設計小組、行銷人員、甚至由客戶組成的專家組之間徵求意見,找出不足之處。有些模型,如發動機零部件還必須要有足夠的硬度以便進行上機測試。圖樣設計確定下來之後,製造商開始製作模具。模具的製作過程非常繁瑣,簡直就像古埃及人和中國人製造首飾和武器用的蠟模具的製作過程一樣。

這箇中間地帶可以耗去好幾年時間。但是,一項猶如電影《太空旅程》中宇宙飛船翹曲飛行驅動器一樣的製造技術剛剛問世,使製造業跨越這個黑洞。請看照片上兩個青年企業家展示的盤狀污染濾清器。這些濾清器是一台機器根據計算機輔助設計的圖樣直接用陶瓷製作的。這種機器採用類似於電腦印表機的噴墨方式,但它使用的不是墨,它把粘著劑噴塗在每層瓷粉之間製作出各種各樣的形狀。這樣,既不用手工製作模型,又省去了速度慢且開支大的模具製作過程。再見吧,古埃及人和中國人!

發展

人們不滿足於現狀往往會成為發明創造的動力。對於只有十多年歷史的即時模型行業來說也是如此。今年58歲的查爾斯•赫爾(CharlesW.Hull)是這個行業的鼻祖。1986年他幫助在加利福尼亞州瓦倫西亞創建了從事即時模型業的3D系統公司(3DSystems),目前仍擔任這家公司的副董事長兼首席技術官。當時,作為一名工程師,他時時為要耗費很長時間來製作塑膠模型的模具而煩惱。他回憶說,當時完全是用手工方式來製作模型。如果這種模型不只需要一個──在製造工業,這是很常見的──那就得用機器逐個地加工出製造塑膠模型的模具。

他的過去在工作中的嘗試為建立一個改善的工藝流程奠定了牢固的基礎。赫爾過去一直在一家小公司里工作,那家小公司用紫外線燈來加固塗在玻璃或其他物品上的塑膠感光層。他提出的構想之一就是用雷射來代替紫外線燈。赫爾回憶說:“但是,把這種構想變成一種實用的機器要經歷一個緩慢的過程,”需要做幾年愛迪生式的探索。

研究的結果是3D系統公司在1987年生產出了第一台模型製作機。這種機器只需幾個小時至多幾天時間,就可以把計算機輔助設計的圖樣製作成小型的透明塑膠部件。它製作出來的模具是分層次的,從底層開始一層層地來製作。雷射從上而下對一個裝滿感光樹脂的容器照射,其作用就是在照射到這種樹脂表面時促使液體樹脂的分子熔化。雷射先在樹脂表面畫出每一層的輪廓。然後,就像一位藝術家在素描時使用層次變化的技法一樣,雷射束對已被選中的區域再進一步交叉照射以使其固化。下一步,把放著支撐模具的升降台降下來,以便使這一層完全浸沒在液體樹脂里。雷射再接著去對另一層進行加固工作,以此類推。這種半透明的實物在製作完成後從容器中拿出來時,簡直就像剛剛從大海里顯現出來的美人魚,晶瑩欲滴。

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