本週在芝加哥國際製造技術展的展廳中，世界首輛 3D 列印汽車似乎從空氣中一層一層、一英寸一英寸地顯現出來。
Strati 以義大利語“層”命名，使用一種稱為直接數字製造的工藝，在 44 小時內一次列印成型——從計算機設計到物理物件的無縫製造元件。這是首次使用這種方法制造汽車，而且碰巧也是一輛純電動汽車。
該車輛的機械部件，包括電池、電機和懸架，均來自各個來源，例如雷諾的城市電動汽車 Twizy。一個工程師團隊將在今天快速組裝車輛的最終部件，如果一切順利，明天將進行歷史性的首次試駕。
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該專案由總部位於亞利桑那州的自稱為車輛創新公司 Local Motors 牽頭。據執行長約翰·羅傑斯稱，Strati 標誌著汽車歷史上的突破，證明汽車可以以全新的方式製造出來。
他說：“我們整個賭注都押在軍隊或普通民用消費者或車隊客戶身上，如果您可以改變製造車輛的方式，並且做得更快，那麼您就可以更快地抓住隨之而來的創新。”
Strati 被認為是一款雙座“社群”電動汽車，續航里程為 100 至 120 英里（取決於電池組），最高時速為 40 英里/小時。由於它不是為高速公路設計的，因此 Strati 無需透過所有標準安全測試即可獲得許可。Local Motors 計劃在今年年底前開始銷售量產級汽車，價格在 18,000 美元到 30,000 美元之間。
但也許比 Strati 本身更新穎的是它的製造方式。快速、本地化、靈活的製造可能對經濟、社會和環境產生廣泛的影響。
製造業的未來是本地化嗎？
Local Motors 以製造 Rally Fighter 越野車而聞名，在短時間內取得了長足的進步。當 Local Motors 在 1 月份與美國能源部橡樹嶺國家實驗室簽署合作協議時，它沒有印表機，沒有列印材料，也沒有汽車的設計。
所有這些任務都在短短六個月內完成。該公司在過去三個月開始列印，完成一輛汽車的列印時間已從 140 多個小時縮短到本週的不到 45 個小時。
羅傑斯說：“我們預計在未來幾個月內將降至 24 小時以下，最終降至 10 小時以下。” “這只是幾個月的時間。今天，底特律或德國最好的水平是在 [生產] 線上花費 10 個小時，這已經是數百年來進步的結果。”
Local Motors 的使命是製造得更快，但也更民主。大規模製造將工作和收入集中在特定區域，而 3D 列印可以使任何城市甚至個人家庭都具備創造能力。就車輛而言，這意味著擁有大量天然氣供應的社群可能會決定製造天然氣動力汽車，擁有氫氣資源的社群可能會決定製造氫動力汽車，或者擁有清潔電力結構的社群可能會決定製造電動汽車。
對於羅傑斯來說，本地製造的能力就是本地創新的能力。然後，這些創新可以逐步向上滲透到生產鏈中，達到大規模生產。
他說：“未來，您仍然會有……您的底特律製造一種產品，產量達到數百萬件。” “然後我認為您會看到微型工廠的例子，它們以較低的產量（每年 10,000 件、15,000 件）盈利，並向大型工廠展示他們接下來應該建造什麼。”
3D 列印工藝的靈活性使其在小批次生產中相對於傳統制造具有成本效益。大規模生產涉及製造模具和工具的高啟動成本，但一旦流程開始，每單位成本非常低，而 3D 列印產品的每單位成本較高，但產品可以在幾天內完成原型設計和重新設計，只需材料成本即可。這使得建立定製產品變得容易。
例如，Strati 的設計是從 Local Motors 線上社群提交的 200 多個條目中選出的。Local Motors 決定採用電動動力總成，因為它零件較少，因此構造相對簡單。
開源平臺是 Local Motors 專案的核心。與此同時，其他汽車製造商才剛剛開始接受這一概念。
速度，而非專利，才是制勝之道
羅傑斯說，七年前他會見特斯拉汽車公司執行長埃隆·馬斯克時，馬斯克告訴他，Local Motors 的開源方法永遠不會成功，因為工程師不喜歡合作。特斯拉汽車公司在 6 月份宣佈，它將公開所有專利（氣候專線，6 月 13 日），這似乎改變了方向。
羅傑斯說：“我認為我們是其中最重要的部分。” “我們一直在推動行業說，對每個人來說，優勢在於製造速度，而不是保護主義。我很高興看到埃隆已經弄清楚了這一點。”
他還補充說，特斯拉決定釋出其智慧財產權“是向世界展示技術領導者相信的絕佳機會，他們不壓制創新者，而是授權他們站在彼此的肩膀上，更快地前進”。 “這意義重大。它表明專利系統不是創新的正確途徑。”
3 月，通用電氣公司宣佈與 Local Motors 建立合作伙伴關係，以使用 Local Motors 的 First Build 開源平臺構建下一代 GE 產品並將其商業化。通用電氣也是 3D 列印的堅定支持者，目前該公司已使用 300 多臺印表機。
去年，通用電氣和開源工程社群 GrabCAD 發起了一項全球 3D 列印挑戰賽，旨在設計噴氣發動機支架。來自印度尼西亞中爪哇島的工程師 M Arie Kurniawan 憑藉其設計贏得了比賽，該設計在保持零件完整性和機械效能的同時，重量減輕了 30%。
Lux Research 的研究員兼近期 3D 列印市場報告的作者安東尼·維卡里表示，使用更少的零件和更少的材料製造複雜形狀而又不犧牲強度是 3D 列印的主要優勢之一。更輕的設計還為航空航天和汽車工業帶來了直接的節能效益，例如減少燃料消耗。
更多能源，更少浪費
然而，融合塑膠或金屬粉末進行 3D 列印需要大量能源。
維卡里在今年早些時候的一次採訪中說：“如果您使用 100 瓦的雷射幾個小時來製造一個零件，或者如果您將構建腔加熱到塑膠的熔點幾個小時過夜，那將是一個非常耗能的生產過程。” “如果您只關注特定步驟，您將看不到節能效果。”
他補充說：“就像氣候和能源領域的許多事情一樣，您必須對每個零件進行生命週期分析，才能獲得真正準確的答案。”
弗吉尼亞州亞歷山大市另類未來研究所的高階研究員羅伯特·奧爾森說，瞭解 3D 列印的環境方面如此複雜的部分原因是，列印技術和列印材料的型別太多了。他說，有些技術使用的能源是傳統制造工藝的數百倍。
Strati 由熱塑性塑膠製成，使用大型增材製造 (BAAM) 機器。雖然該工藝耗能，但它具有完全可回收的單獨環境效益。為了使材料能夠重複使用，只需將其切碎並重新加工成另一輛汽車即可。鋼和鋁製汽車也可以回收利用，但去除解構過程中的膠水和油漆更為複雜和耗時。
一些 3D 列印工藝在構建過程中也比傳統制造浪費更少的材料。但奧爾森說，這並非適用於所有型別。
他還表示，分散式製造模式在能源使用方面是更好還是更差尚不清楚。
奧爾森說：“有人聲稱 3D 列印確實可以節省運輸能源，因為如果您在要使用物品的地方附近製造物品，就不必運輸它們。” “但另一方面……您將把機器運送到各地，並將使用的材料運送到各地，而不是僅僅運送到更集中的製造工廠。”
他說：“這只是不那麼明確。” “人們只是沒有進行仔細的分析，看看這些說法是否經得起時間的考驗。”
經環境與能源出版有限責任公司許可，轉載自 Climatewire。www.eenews.net，202-628-6500