五年前，3D打印席卷全球。有人想象我們會(huì)住在3D打印的房子里，擁有3D打印的汽車。但是你現(xiàn)在也看到了，事情并沒(méi)有那么順利。但是，一些公司已經(jīng)在開(kāi)發(fā)并穩(wěn)步推進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。最近，F(xiàn)astCodesign發(fā)表了一篇關(guān)于MX3D的文章，該文章在兩年前宣布用3D打印技術(shù)建造一座鋼橋。公司的進(jìn)展。文章指出，機(jī)器學(xué)習(xí)將給3D打印帶來(lái)巨大幫助。
2015年，MX3D宣布了一項(xiàng)計(jì)劃，將在兩年后3D打印出喬里斯·拉爾曼(Joris Laarman)設(shè)計(jì)的鋼橋。現(xiàn)在，這個(gè)項(xiàng)目真的在向前推進(jìn)，預(yù)計(jì)今年年底完成。應(yīng)該公司其主要投資者Autodesk同意披露與Co.Design的獨(dú)家項(xiàng)目進(jìn)展，有趣的是發(fā)展了多少東西，解決了多少問(wèn)題——以及這個(gè)項(xiàng)目來(lái)自哪里。
這座橋?qū)嶋H上是為了證明印鋼的概念。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，我們不僅需要更好的軟件，還需要一個(gè)能夠自學(xué)如何在3D打印中做得更好的機(jī)器人。“我們?cè)诳纱蛴№?xiàng)目的數(shù)量方面取得了很大進(jìn)展，這將對(duì)實(shí)際應(yīng)用有很大幫助，”Gijs van der Velden說(shuō)。他是MX3D的運(yùn)營(yíng)商，應(yīng)該是公司從Joris Laarman實(shí)驗(yàn)室剝離出來(lái)，致力于大規(guī)模鋼打印的商業(yè)化。
當(dāng)拉爾曼最初夢(mèng)想建造這座橋時(shí)，他想用一種類似于冰晶的結(jié)構(gòu)作為底部支撐。這座橋?qū)⒔ㄔ诎⒛匪固氐v史悠久的紅燈區(qū)附近的一條運(yùn)河上。現(xiàn)在，這座橋發(fā)生了根本性的變化，原因很簡(jiǎn)單:市里發(fā)現(xiàn)原來(lái)的設(shè)計(jì)方案會(huì)給運(yùn)河的大壩帶來(lái)很大的壓力。因此，這座橋必須重新設(shè)計(jì)。現(xiàn)在正在打印的橋梁更傾向于典型的行人結(jié)構(gòu)，但其表面和形狀仍然是彎曲和扭曲的，這只能通過(guò)3D打印來(lái)完成。
這就是問(wèn)題的關(guān)鍵:向所有潛在的合作伙伴展示3D打印能做什么。
對(duì)于他們來(lái)說(shuō)，打印大件物品是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。你可能覺(jué)得這是硬件問(wèn)題，可以通過(guò)制造更好的機(jī)器人來(lái)解決。但其實(shí)更多的是軟件的問(wèn)題。一直以來(lái)，他們的想法都是使用現(xiàn)成的工業(yè)機(jī)器人，讓客戶直接訂購(gòu)機(jī)器人，然后用MX3D軟件打印出自己喜歡的任何東西。對(duì)于這些機(jī)器人來(lái)說(shuō)，高性能地焊接零件是非常復(fù)雜的。
鋼熔化時(shí)，它的物理性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化。不斷加熱會(huì)使它變脆。這意味著你不能像打印塑料物體一樣，簡(jiǎn)單地為3D打印鋼鐵建造一個(gè)結(jié)構(gòu)。隨著鋼層的應(yīng)用，它們將重新加熱下一層鋼。如果這些鋼只是最近才使用，它們會(huì)變得越來(lái)越弱。克服這一挑戰(zhàn)意味著找到一種完全不同的印刷策略。由于不同地區(qū)的加熱程度不同，鋼鐵必須以看似隨機(jī)的模式建造。由于打印機(jī)不再等待某個(gè)位置的鋼材冷卻，其工作速度可以達(dá)到原來(lái)的兩倍。
但是事情變得更加復(fù)雜。根據(jù)定義，復(fù)雜的3D幾何形狀是定制的，因此很難事先知道機(jī)器焊接不同零件的難度。這就是機(jī)器學(xué)習(xí)可以發(fā)揮作用的地方。MX3D使用的工業(yè)機(jī)器人安裝了傳感器，可以檢測(cè)用來(lái)加熱金屬的電流、金屬的熱度以及焊接的具體位置。MX3D正在進(jìn)行下一階段的工作:將這些數(shù)據(jù)與機(jī)器學(xué)習(xí)算法相結(jié)合，幫助機(jī)器人理解哪些焊接可能會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，然后尋求實(shí)時(shí)解決這些問(wèn)題的方法，或者完全避免這些問(wèn)題，從而形成新的運(yùn)動(dòng)模式，使每一層都能正常建立。“當(dāng)你制作打印文件時(shí)，大問(wèn)題就會(huì)迎刃而解，”范德韋爾登解釋道。"當(dāng)你真的在打印時(shí)，機(jī)器會(huì)識(shí)別出問(wèn)題，并迅速制定解決方案."
他承認(rèn)，95%的工業(yè)建筑項(xiàng)目不會(huì)使用3D打印鋼材。在這種情況下，他們需要的只是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的鋼材。但剩下的5%是一個(gè)巨大的市場(chǎng)。例如，海洋石油鉆井平臺(tái)的鋼支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就很困難。有了3D打印技術(shù)，你可能只需要兩個(gè)工程師來(lái)監(jiān)控八個(gè)機(jī)器人來(lái)制造相關(guān)部件，而不是一個(gè)工程師團(tuán)隊(duì)。此外，在為石油鉆井平臺(tái)等大型項(xiàng)目制造部件時(shí)，最耗時(shí)的步驟之一是切割關(guān)鍵部件以減輕重量。如果重量從6000公斤降到5000公斤，所需的起重機(jī)就完全不一樣了，成本也會(huì)低很多。利用3D打印技術(shù)制造類似零件，不僅可以很好地制作其錯(cuò)綜復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還可以大大減輕重量，可能減輕50%。此外，不需要額外的剃須工作。同樣的， 這也適用于大型高性能部件，如貨船上的轉(zhuǎn)子。這樣會(huì)節(jié)省很多能量，零件外觀是一樣的，但是內(nèi)部是以最優(yōu)的方式掏空的。
我們回橋上去吧。其目的是為MX3D打開(kāi)市場(chǎng)。雖然在橋外看起來(lái)很酷，但實(shí)際上是為了展示那些幾十年來(lái)變化不大的巨大設(shè)備的內(nèi)在可能性。“這不是制造一切的神奇方法，”范德威爾登說(shuō)。“但我們會(huì)找到真正重要的新零件來(lái)打印。”