AM易道深度快訊

最近，我們看到了一個(gè)挺酷的全地形自動(dòng)駕駛車（ATV）的圖片。

它是3D打印制造的。

這玩意兒是初創(chuàng)公司LemkiRobotics、iScale3D和ZeykanRobotics聯(lián)手搞出來的，一個(gè)重達(dá)400公斤、尺寸達(dá)到2米x1.3米的大家伙。

說實(shí)話，造個(gè)概念車不稀奇，但這個(gè)項(xiàng)目的門道，不在于它能自動(dòng)駕駛，而在于它的出生方式。

它的整個(gè)底盤和車身和車輪，都是用顆粒擠出（PelletExtrusion）技術(shù)3D打印出來的。

我們的問題是，為什么選擇顆粒擠出這個(gè)相對(duì)小眾的技術(shù)？

這是我們今天想深入聊聊大型裝備制造給顆粒擠出帶來的機(jī)會(huì)。

拆解大玩具，不只是個(gè)殼子

我們先快速過一下這臺(tái)車的基本信息。

在制造技術(shù)方面，他的核心是顆粒熔融制造（Fused Granulate Fabrication，F(xiàn)GF）。

本質(zhì)上，它屬于熔融擠出（MEX）大家族，但喂的不是線材，而是工業(yè)上最常見的塑料顆粒。

為了實(shí)現(xiàn)車身底盤的強(qiáng)度和輕量化平衡，他們選擇的材料是添加了20%玻璃纖維的聚丙烯（PP-GF20）。

這種復(fù)合材料在保證足夠機(jī)械強(qiáng)度的同時(shí)，優(yōu)化了整體重量，對(duì)于一個(gè)需要在野外環(huán)境工作的平臺(tái)來說至關(guān)重要。

更有意思的是它的輪子和輪胎。

四個(gè)車輪是用尼龍（Nylon）在另一臺(tái)大幅面3D打印機(jī)上制造的，為了保證精度，打印完成后還進(jìn)行了CNC銑削的后處理。

這種增材+減材的混合制造模式，已經(jīng)是我們行業(yè)解決精度與效率矛盾的常用方案了。

而輪胎部分，則是一個(gè)非常亮眼的應(yīng)用。

團(tuán)隊(duì)采用了一種復(fù)合彈性體，3D打印出了免充氣、防穿刺的輪胎。

這意味著這臺(tái)車在復(fù)雜的農(nóng)田或者野外作業(yè)時(shí)，完全不用擔(dān)心爆胎問題，極大地提升了可靠性。

這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜、兼具支撐和緩沖功能的一體化設(shè)計(jì)，只有3D打印能如此高效地實(shí)現(xiàn)。

再讓我們看看這輛車的性能參數(shù)。

整車重400公斤，續(xù)航100公里。

為了實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航，它全身布滿了傳感器，包括4個(gè)360度攝像頭、一個(gè)激光雷達(dá)（LiDAR），甚至還配備了星鏈（Starlink）衛(wèi)星連接，確保在任何偏遠(yuǎn)地區(qū)都能在線。

它的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使其無需GPS就能自主導(dǎo)航，這在農(nóng)業(yè)或國防等信號(hào)不佳的領(lǐng)域至關(guān)重要。

好了，產(chǎn)品介紹到此為止。

接下來，咱們來聊聊顆粒擠出。

為什么是顆粒擠出？

很多剛?cè)胄械娜丝赡軙?huì)覺得，FDM/FFF打印，用線材一層層堆不挺好嗎？

但對(duì)于制造像這臺(tái)ATV一樣的大型功能性部件來說，線材的局限性就暴露無遺了。

這事兒的核心，在于去絲材化。

我們都知道，工業(yè)塑料原料本身就是顆粒狀的。

把它拉成線材，需要額外的加工、卷繞、包裝環(huán)節(jié)，這中間會(huì)增加30%到50%的材料成本。

比如這張圖演示的：

同樣是3kg的材料，如果是顆粒的話，就這樣一堆，做成線材就是3大卷。

對(duì)于動(dòng)輒幾百公斤的打印項(xiàng)目，這筆賬算下來可不小。

Lemki團(tuán)隊(duì)他們直接跳過這個(gè)環(huán)節(jié)，用工業(yè)顆粒料進(jìn)行打印，成本優(yōu)勢(shì)是肉眼可見的。

其次是效率。

傳統(tǒng)的線材打印機(jī)，擠出頭的流量有限。

你想想看，用一根細(xì)細(xì)的面條去填滿一個(gè)游泳池，得等到猴年馬月？

顆粒擠出技術(shù)則不同，它的擠出系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)得非常粗壯，擠出流量能做到傳統(tǒng)FDM的3到5倍甚至更高。

整個(gè)打印過程由一個(gè)大型機(jī)械臂執(zhí)行。

據(jù)團(tuán)隊(duì)透露，每個(gè)獨(dú)立組件的打印時(shí)間都控制在60小時(shí)以內(nèi)。

事實(shí)上我們分享過大部分顆粒擠出的項(xiàng)目打印時(shí)間都在100小時(shí)以內(nèi)。

這個(gè)速度對(duì)于制造如此大尺寸的單一部件來說，效率已經(jīng)相當(dāng)可觀。

最后，也是最關(guān)鍵的，是材料的自由度。

如果擺脫了線材的束縛，就可以打開更多高分子材料庫。

從通用的PP、PE、ABS，到PA、PC、POM這類工程塑料，再到各種奇奇怪怪的改性材料，比如他們用的玻纖增強(qiáng)PP，以及碳纖維增強(qiáng)、阻燃、抗靜電的顆粒，只要能加熱熔融，理論上都能嘗試打印。

這種自由度，讓3D打印不再被耗材的中間形態(tài)制造限制而過濾掉更多材料選擇，能夠解鎖更多應(yīng)用。

LEMKI團(tuán)隊(duì)不是拍腦袋的決定如果你覺得Lemki是突然冒出來的，那就錯(cuò)了。 這家德烏合資的初創(chuàng)公司，其實(shí)是這個(gè)領(lǐng)域的老玩家了。

早在今年6月，他們就推出了一款3D打印露營車DISCOVER3D。

那同樣是一個(gè)用回收聚丙烯（摻了30%玻璃纖維）顆粒打印的大家伙。

當(dāng)時(shí)他們就展示了這項(xiàng)技術(shù)的幾個(gè)核心優(yōu)勢(shì)：

最明顯的感受就是輕量化。

5.5平米的露營車身，重量?jī)H400公斤，幾乎是傳統(tǒng)車型的一半。

另外還有一體成型帶來的優(yōu)勢(shì)：

無縫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，天然防水、耐沖擊，省去了傳統(tǒng)制造中大量的密封和焊接工序。

而且這輛車還有很好的可持續(xù)性，對(duì)環(huán)境非常的友好。

車身材料來自約7400個(gè)回收塑料瓶，并且產(chǎn)品本身80%可回收。

有了制造露營車的經(jīng)驗(yàn)積累，這次再來打造結(jié)構(gòu)和性能要求更高的ATV底盤，可以說是水到渠成。

他們不僅驗(yàn)證了技術(shù)的可靠性，更重要的是，形成了一套圍繞參數(shù)化建模-顆粒擠出打印-功能集成的開發(fā)流程。

從露營車到這臺(tái)ATV，我們能清晰地看到一條技術(shù)路線：

利用顆粒擠出3D打印技術(shù)，快速、低成本地定制化生產(chǎn)大型、高性能、可持續(xù)的移動(dòng)平臺(tái)。

這已經(jīng)不是簡(jiǎn)單的打印一個(gè)東西，而是在構(gòu)建一個(gè)和傳統(tǒng)造車完全不同的新制造模式。

戰(zhàn)略價(jià)值：這臺(tái)車為我們揭示了什么未來？

對(duì)于大型、復(fù)雜且需要高度定制化的裝備，顆粒擠出3D打印是一條極具競(jìng)爭(zhēng)力的賽道。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，它可以根據(jù)不同農(nóng)場(chǎng)的地形和作物需求，快速定制化生產(chǎn)搭載不同工具的機(jī)器人平臺(tái)。

在國防領(lǐng)域，它可以作為無人機(jī)群的移動(dòng)控制中心，或者深入危險(xiǎn)區(qū)域的偵察平臺(tái)，壞了還能用回收材料在戰(zhàn)地附近快速打印一個(gè)新的。

在基礎(chǔ)設(shè)施巡檢領(lǐng)域，它可以被改裝成搭載各種檢測(cè)設(shè)備，在橋梁、管道等復(fù)雜環(huán)境中自主工作。

當(dāng)然，顆粒擠出的設(shè)備研發(fā)門檻高，高精度的送料系統(tǒng)和溫控噴頭需要深厚的技術(shù)積累。

同時(shí)，工藝的標(biāo)準(zhǔn)化程度還不高，不同材料的最佳打印參數(shù)需要大量的實(shí)驗(yàn)來摸索。

但無論如何，Lemki的這臺(tái)自主全地形車，就像一個(gè)探路者，為我們展示了顆粒擠出技術(shù)在大型裝備制造領(lǐng)域的巨大潛力。

通過顆粒料擠出技術(shù)，花幾十個(gè)小時(shí)制造主體結(jié)構(gòu)，3D打印就能讓其在田間地頭、海岸沙灘乃至復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)上發(fā)揮價(jià)值。

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