美高校3D打印積層制造挑戰(zhàn)賽，同學(xué)們大顯身手

目前，包括Stratasys與3D Systems等公司均提供了重要的工業(yè)級(jí)3D打印機(jī)，但卻還未能在主流工業(yè)領(lǐng)域展現(xiàn)積層制造的真正實(shí)力。因此，在日前由美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)(Virginia Tech)主辦的“2014年春季積層制造挑戰(zhàn)賽”(Spring 2014 Additive Manufacturing Grand Challenge)，就成了證實(shí)這些3D打印工具能力的最佳機(jī)會(huì)。包括美國(guó)空軍科學(xué)研究院(AFOSR)、美國(guó)國(guó)防大學(xué)(NDU)、機(jī)器人研究公司 (Robotic Research LLC,)以及Stiefel家族基金會(huì)均贊助了這項(xiàng)競(jìng)賽。

Virginia Tech美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)主辦「2014年春季積程制造挑戰(zhàn)賽」，展示3D打印工具打造能以遙控行駛的小汽車。

美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)(Virginia Tech)主辦的2014年春季積層制造挑戰(zhàn)賽(Spring 2014 Additive Manufacturing Grand Challenge)展示實(shí)用3D打印工具，打造出可在地面行駛的汽車或空中飛行的載具。

Virginia Tech教授Christopher Williams表示：“3D打印的重點(diǎn)在于降低供應(yīng)鏈的復(fù)雜度，而不是預(yù)先制造出所有的組件，然后再輸送至世界各地進(jìn)行組裝。如今你只需要擁有一臺(tái)3D 打印機(jī)、一套電子模型套件以及打造組件所需的原始材料即可。這就是3D打印的愿景。”

“這項(xiàng)挑戰(zhàn)賽的想法是要證明如果您將 3D打印機(jī)送至比賽現(xiàn)場(chǎng)，你就能在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)看到它制造出符合特定任務(wù)的汽車。目前的趨勢(shì)是制造出多功能的昂貴汽車，但透過(guò)3D打印工具，你可以打造出完 全因應(yīng)某種場(chǎng)合需要的低廉汽車，可在不需使用時(shí)收在架上或甚至直接丟棄，”Williams解釋。

第一屆積層制造挑戰(zhàn)賽目前只開(kāi)放給Virginia Tech的學(xué)生參與，如果舉辦成功的話，未來(lái)希望能擴(kuò)大開(kāi)放至每一所大學(xué)?！斑@是該領(lǐng)域的第一次競(jìng)賽，”William表示，“但我們預(yù)計(jì)這項(xiàng)先驅(qū)性的競(jìng)賽最快將在今秋開(kāi)始也開(kāi)放給其他大學(xué)共襄盛舉?！?/p>

廠商贊助這項(xiàng)競(jìng)賽的動(dòng)機(jī)有兩方面：首先，為了證明3D積層打印不只是新奇的玩意兒，而是具有生產(chǎn)出可用工業(yè)級(jí)組件的能力，且最終將取代整個(gè)減層制造供應(yīng)鏈。其次，贊助商想藉此開(kāi)始建立一個(gè)人才庫(kù)，培訓(xùn)工程師實(shí)現(xiàn)優(yōu)化利用3D打印技術(shù)進(jìn)行制造。

Williams表示：“雖然我們還未能完全評(píng)估有多少學(xué)生正在學(xué)習(xí)3D打印，但目前所掌握的資料都是十分正面的。這些學(xué)生們一般都已經(jīng)學(xué)習(xí)3D打印技術(shù)，尤其還大量學(xué)習(xí)了機(jī)電整合。在參與這項(xiàng)競(jìng)賽之前，他們幾乎都已經(jīng)具備基本知識(shí)了，并且將這項(xiàng)競(jìng)賽視為一種激勵(lì)的動(dòng)力，作為一個(gè)策動(dòng)他們?nèi)W(xué)習(xí)一些過(guò)去一直想學(xué)卻從來(lái)沒(méi)時(shí)間開(kāi)始的理由?！?

這項(xiàng)競(jìng)賽一開(kāi)始總共有200名學(xué)生組成72個(gè)團(tuán)隊(duì)報(bào)名，所有的團(tuán)隊(duì)打造第一代原型進(jìn)行為期1個(gè)半月的非正式競(jìng)賽。通過(guò)初賽的36組團(tuán)隊(duì)著手進(jìn)行完整的設(shè)計(jì)，最后淘汰到剩下14支隊(duì)伍——地面載具7組，以及空中載具7組。

“全部14件設(shè)計(jì)作品都是可實(shí)際操作的載具——都能飛行或或駕駛——也都有各自的強(qiáng)項(xiàng)與優(yōu)點(diǎn)，”Williams說(shuō)?！氨M管在這些汽車中最后只有一輛能在這項(xiàng)競(jìng)賽中勝出，但其他作品在不同項(xiàng)目的表現(xiàn)可能會(huì)更好。這就是3D打印最棒之處?！?

這項(xiàng)競(jìng)賽也試圖回答兩方面的問(wèn)題，一是軍事方面，另一個(gè)則與普羅大眾有關(guān)。軍隊(duì)可在前線戰(zhàn)地部署3D打印機(jī)以及因應(yīng)需求打印出偵察機(jī)嗎？在等待救援小組到達(dá)以前，一般民眾第一時(shí)間打印出的搜救車輛能否具備展開(kāi)搜救幸存者的性能？

總決賽在2014年5月15日舉行，分別為地面車輛與空中載具設(shè)置了四關(guān)任務(wù)挑戰(zhàn)。無(wú)論是陸地行駛或空中飛行的載具都必須通過(guò)一些障礙，然后在每個(gè)關(guān)卡拍照。

Williams解釋：“針對(duì)地面載具賽程，每個(gè)關(guān)卡都設(shè)有一些障礙，如陡坡、瓦礫場(chǎng)或隧道，你必須克服這些困難，或者，在其中的一個(gè)迷宮，必須展現(xiàn)急轉(zhuǎn)彎的性能。針對(duì)空中載具賽程，則有不同的障礙，例如就像跳林波舞一樣穿過(guò)逐次降低的橫桿，或在一個(gè)開(kāi)頂?shù)乃斜P旋向下并拍攝照片。其中還有一個(gè)關(guān)卡是飛近一扇窗，并在通過(guò)窗口時(shí)進(jìn)行拍照?！?

為了定量地判斷拍攝照片的質(zhì)量，每個(gè)關(guān)卡本身就像是驗(yàn)光師的視力表，經(jīng)由評(píng)分載具可清楚讀取的最低線，來(lái)決定團(tuán)隊(duì)在這一關(guān)所取得的分?jǐn)?shù)。最后只有一支團(tuán)隊(duì)分別以地面與空中載具成功地通過(guò)這項(xiàng)挑戰(zhàn)。

第二部分的評(píng)分則是比賽隊(duì)伍所使用的3D打印工具。

“讓這次競(jìng)賽更特別的是比賽隊(duì)伍可自行選擇3D打印的材料，這與過(guò)去的競(jìng)賽規(guī)則全然不同。例如采用注塑成型和加工，限制了參賽者的創(chuàng)造力。但3D制造的本意就是在讓設(shè)計(jì)者控制每一滴材料，所以才能打印出更加復(fù)雜以及重量更輕的對(duì)象?！?

在一項(xiàng)名為“積層制造最佳表現(xiàn)”的奬項(xiàng)，評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)包括打印載具所需的組件花費(fèi)多少時(shí)間，組裝花費(fèi)多少時(shí)間、材料的使用量以及非3D打印組件數(shù)量有多少等等。

RoboticsResearch公司為每一支隊(duì)伍提供了電子組件工具套件。此外，所有的空中載具組必須用相同的螺旋葉片，而地面載具組則可選擇使用所提供的輪子或履帶或自行打印均可。

參賽隊(duì)伍可選擇使用現(xiàn)有的三種3D打印機(jī)：Stratasys提供的熔融沉積(FDM)打印機(jī)；同樣由Stratasys公司提供的Poly-Jet打印機(jī)(唯一可支持從橡膠到剛性以及透明與不透明材等各種材料的打印機(jī))；以及3DSystems提供的選擇性雷射燒結(jié)(SLS)塑模3D打印機(jī)，利用高強(qiáng)度雷射光硬化燒結(jié)塑料、陶瓷、玻璃或金屬等小部份材料粉末。

他們可以從這三種打印機(jī)中選擇使用，但條件是整個(gè)載具都必須在同一臺(tái)3D打印機(jī)上進(jìn)行。這一方面為參賽團(tuán)隊(duì)賦予一些設(shè)計(jì)的空間，但又不得不在這三種3D打印技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)之間進(jìn)行一些權(quán)衡折衷。4支隊(duì)伍選擇了FDM，7支隊(duì)伍選擇Poly-Jet，另3支隊(duì)伍選擇SLS。

StiefelFamilyFoundation贊助了這項(xiàng)競(jìng)賽的奬金——地面與空中載具組的冠軍分別可得到3,000美元，最佳表現(xiàn)與最佳設(shè)計(jì)奬分別可得3,000美元。[!--empirenews.page--]