2017年1月1日 星期日

3D 列印引導產業革命,在電動車、機器人、航太將產生巨大影響 ( 3D printing to guide the industrial revolution in electric vehicles, robots, aerospace will have a huge impact )

本田推出日本首輛 3D 列印電動車

據外媒報導,近日本田和日本 3D 列印公司 Kabuku 推出一款定制的電動汽車,這款汽車最為獨特的地方是機身是用 3D 列印製作。這款汽車在工業設計和配置上與雷諾 Twizy 概念車有些相似,其使用了輕量型框架,以保證汽車底盤穩定;此外,車身主體則是透過 3D 列印製造。本田和 Kabuku 公司稱,製造這款車的過程中,3D 列印使得其減少了生產的成本和時間,很適合批量生產。

至於這輛車的用途,消息稱是為日本鎌倉糖果公司豐島屋(Toshimaya)定制,由於道路較窄,該店專門定制這輛體型迷你的車來運送酥餅。

該款 3D 列印電動汽車共耗時兩個月完成,應用本田 Variable Design Platform 設計理念,將車身和骨架分開進行設計,這樣設計使得組件可輕鬆運用於其他車輛的製造上。和普通車輛不同的是,這輛 3D 列印車只有一個主駕駛座,重量為 600 公斤,大小為 2.5 x 1.3 x 1.5 公尺。

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特斯拉新對手:3D列印車量產了 - 李嘉誠投資、歐洲第二大汽車集團搶合作

在剛落幕的十一月中美國洛杉磯汽車展上,全場矚目焦點不在各大車廠的新車,而是出現了特斯拉(Tesla)的新對手:3D列印車!

用3D列印技術製造汽車,過去仍停留在實驗性質,是以塑膠為材質列印出汽車車款。但這次由Divergent 3D(簡稱D3D)所推出的超級跑車刀鋒(Blade),是第一款採用鋁合金、鈦合金及碳纖維材質為原料,透過3D列印技術製造出汽車底盤與車體,擁有七百匹馬力,由零到一百公里加速只要二.二秒,比法拉利跑車還要快,真正用此種列印技術把汽車生產量產化。

這個成果,吸引了歐洲第二大汽車集團標緻雪鐵龍(簡稱PSA集團)注意,在九月中簽下技術合作協議,將採用D3D的技術量產汽車。香港首富李嘉誠的維港創投看好這項技術,參與D3D的A輪共二千三百萬美元的融資案,成為李嘉誠進軍汽車產業的第一項投資。

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只做技術授權,擴大影響力

「他可是我認識的人中,個子最小、個性也最頑強的人,」耶魯大學電機暨應用物理系講座教授馬佐平形容。

台大電機系畢業、與台積電前研發副總經理蔣尚義是同班同學的馬佐平指出,卡辛格是耶魯畢業的校友,個子小小的他是耶魯美式足球校隊跑鋒,擁有不服輸的創業家特質。身為教授的自己當初是因為一個半導體創業投資案,由耶魯校長建議找卡辛格尋求創業建議而認識。

當時卡辛格有意投資,而研究半導體產業長達一年半,還因此來過台灣參訪半導體產業,這次他的汽車3D列印技術經營模式,觀念就來自半導體產業的專業分工。

「D3D的經營模式,就像是英國的安謀、美國的高通。」卡辛格說,「我不生產自有品牌汽車,而是授權我的列印技術,這才能夠改變汽車產業的生產模式,達到環境保護的目標。」

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根據D3D估計,採用3D列印技術製車可減少汽車底盤結構重量五○%以上、降低汽車底盤結構零件數超過七五%以上。卡辛格說,用D3D技術做出來的汽車底盤結構可採用傳統汽油引擎,也可以採用電動車結構,將更減少對環境危害。

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奇異積極在航空領域發展 3D 列印利基

3D 列印在媒體報導及股市表現上逐漸退燒的同時,在航空產業上似乎逐漸找到第二春,波音正往實驗用 3D 列印技術打造機翼的方向邁進,也與航空產業淵源極深的綜合工業大廠奇異,也不落人後,一方面提出購併 2 家 3D 列印公司,同時宣布以 3D 列印技術打造螺旋槳飛機引擎,減少了 845 個零件。

2016 年 9 月 6 日,奇異發表對積層製造──也就是 3D 列印──未來的看法。奇異計劃在奇異航空事業部之下設立獨立的積層製造部門,執行長傑夫‧伊梅爾特( Jeffrey R."Jeff " Immelt)預期積層製造部門在 2017 年可創造 3 億美元營收,到 2020 年更能創造  10 億美元營收,是將奇異轉型為數位工業公司的關鍵。奇異自 2010 年以來已經在 6 大事業部之下總計投資於 3D 列印高達 15 億美元,在金屬粉末 3D 列印技術領域取得 346 項專利。

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航空零部件極度要求輕量化,過去受限於製造上的需要,若形狀特殊,難以一次鑄成,或難以自單一金屬塊切割而成的零部件,往往得規劃分成數塊,之後再焊接、組裝或以鉚釘連接,不僅產生結構弱點,也增加額外重量,若能改以金屬粉末 3D 列印一體成形,可避免上述缺點;此外,如燃油噴嘴等形狀複雜元件,3D 列印一次成形可減少許多工序,使得金屬 3D 列印在航空領域具有特殊利基。

簡化設計製造流程

奇異先前推出第一款金屬 3D 列印燃油噴嘴,用於奇異與法國薩法蘭航空引擎(Safran Aircraft Engines,原名 Snecma)合資成立的 CFM 為空中巴士(Airbus)A320neo 所打造的 Leap-1A 引擎之中,CFM 至今已經出貨 1.1 萬具 Leap 系列引擎,每具引擎中有 20 個燃油噴嘴,成為奇異航空積層製造部門長期穩定營收來源,預期到 2020 年將可生產出貨 4 萬個 3D 列印燃油噴嘴。

奇異此次則發表以 3D 列印打造先進螺旋槳飛機引擎(Advanced Turboprop Engine),將用於德事隆航空(Textron Aviation)德納利(Denali)單引擎螺旋槳飛機,由於使用 3D 列印一體成形,減少了 845 個零件,更省去了過去無數零件製造機器必須時時進行的視察與參數調整,也省去了數百項零件採購合約與採購品管,不需為了組裝工序而設計結構殼層,更因此省下可觀的重量。

此外,3D 列印也大幅簡化了引擎這種內部構造複雜產品的設計製造流程,過去需要拆解設計為 300 個獨立零部件,因而得橫跨 50 座不同生產設施,由總計 60 位工業設計工程師設計,用上 40 種不同的工業設計資料系統,才能設計完成一具引擎,改用 3D 列印一次印成後,只需要一份設計資料、8 位工程師、一台金屬 3D 列印機,就能製成,而所有的設計與流程資訊都可透過奇異的 Predix 資訊系統取得。奇異也強調 3D 列印引擎的安全性,表示產品不管是鑄造、焊接、機器切割,還是積層製造,都會符合美國航空總署(FAA)標準。

除了奇異以外,3D 列印大廠 Stratasys 也正在往航空領域發展,先前已經生產數個空中巴士  A350XWB 廣體客機零件,2016 年 9 月發表技術示範,宣稱其新設備可製造更大、強度更高的零件,符合更高品質標準需求,以克服過去 3D 列印製品在強度上不足,而在航空領域接受度低的障礙。


趨勢分析:

  • HP 3D列印技術分析來看,各產業3D列印技術應用將產生新的產業革命;
  • 3D列印技術應用將先發生於電動車機器人、航太產業,產生巨大產業革命影響;
  • 研究機構IDC最新全球3D列印市場支出追蹤半年報指出,2016年相關市場支出將達159億美元(約合新台幣4977億元),並以24.1%的年複合成長率增加,2020年將達到354億美元(約合新台幣1.11兆元)。