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也許你還記得世界上最輕的2.7kg自行車，整車裝備了金屬曲柄，據(jù)說是由鈦合金3D打印制作。（詳情：《可能是世上最輕的自行車（并不違反廣告法）》）本文作者認為，設計端與工業(yè)端的了解與協(xié)同合作是優(yōu)秀設計的關鍵，要設計最好的產(chǎn)品，第一步就是了解最好的材料是如何制造的。

▲鈦合金3D打印制作而成的金屬曲柄

長期以來，我都依賴金屬3D打印機來制作原型零件，但有一個問題一直困擾著我：金屬3D打印價格還不夠低�，F(xiàn)在我以一根僅重83g的鈦合金3D打印94mm把立來分享自己與3D打印領域協(xié)同的結(jié)果：使用AI技術來優(yōu)化生產(chǎn)過程，從而有效降低成本。

▲ISO4210-5-2014 限重130kg

為什么市面上的鈦合金把立做不到這個重量？因為TC4鈦合金是一種難以處理的材料，沒有辦法低成本制作管材，也沒有辦法低成本CNC加工整根把立。幾乎所有鈦合金把立都是使用強度更低的TA18鈦合金焊接而成，所以重量上沒有優(yōu)勢。

正因為3D金屬打印機可以將TC4粉末激光燒結(jié)熔融成型，能夠以相比單件CNC更低的價格生產(chǎn)高強度的TC4鈦合金零件。這支把立的力學性能十分優(yōu)秀，最終測試結(jié)果和力學仿真十分接近，通俗講，相比超輕的鋁合金和碳纖維把立，鈦合金打印的把立在使用中幾乎不會感覺到彈性。

簡單來講，金屬3D打印的價格主要由耗費的金屬材料、后期的人工處理、產(chǎn)品的尺寸以及打印時間來決定。

其中可以調(diào)整的是耗費的金屬材料、打印時間和人工處理。以我使用的BLT-300A打印機為例，零件打印中需要使用相同的金屬材料來支撐零件保證外形，這部分支撐也會算入總價格中，而調(diào)整零件打印角度，改變零件細節(jié)和進行熱仿真可以影響支撐材料的密度和長度。

▲如此密度的支撐，價格早已超過產(chǎn)品本身

打印時間由零件的擺放高度以及激光掃過的速度決定，下圖的情況中有非常多點陣結(jié)構，這種結(jié)構在分層為打印數(shù)據(jù)后會使得激光沒有辦法快速連續(xù)地進行掃掠。擺放高度由零件尺寸決定，一根把立豎起來顯然比平放更節(jié)省空間，但需要更多的支撐材料。

▲AI優(yōu)化平滑點陣模型

▲生產(chǎn)過程中的激光掃掠

后期的人工處理，也就是將支撐金屬切割掉。這一步主要由支撐密度、數(shù)量、零件是否在設計時考慮到去除支撐決定。

▲正在等待去除支撐材料的零件

還有一些諸如結(jié)構、壁厚等因素。金屬3D打印和傳統(tǒng)機加工也有所不同，這些因素互相影響成本和質(zhì)量，顯然生產(chǎn)端不可能人工花費大量時間手動調(diào)整以減少顧客成本。設計端也并不理解金屬打印，在公差控制，打印效果，生產(chǎn)價格上需要花費大量時間來溝通和調(diào)整圖紙。這些不理解和矛盾，就是我們協(xié)同合作的關鍵。

我們將現(xiàn)有的三維軟件和3D打印軟件的不同功能進行協(xié)同，使得電腦可以幫助我們進行重復的來回倒文件-仿真-細微修改這種對于人工來講邊際效應很低的工作。無論是昂貴的鈦合金打印還是較便宜的不銹鋼和鋁合金打印，AI幫我找到了平衡。最終這根把立的報價在保證利潤的情況下比網(wǎng)商平臺報價降低了至少40%，我們對此無比欣喜。

▲看不懂沒關系，貴就完了

這項AI技術在不斷演化后，不光可以在保證質(zhì)量的情況下降低金屬打印的生產(chǎn)成本，還可以提高生產(chǎn)端的市場競爭力以及擴大設計端的設計空間，在這之前如果需要CNC加工一支TC4的訂制把立，價格很容易飆升至3000元。

這根把立的不銹鋼版本的生產(chǎn)成本大約在240元135g（限重105kg）。而一個經(jīng)驗豐富的手工鋼架制作者焊接三根鋼管的價格卻遠高于此。降低單個零件的生產(chǎn)成本，相信不光是自行車，許多設計師在未來都將因更此獲得更棒的設計體驗和更低的設計成本。

為什么使用3D打印技術制作了一根造型普通的圓管把立？總得來說，金屬3D打印的生產(chǎn)成本還是較高，但是在早期設計階段算是一種廉價方案，如果可以獲得一種媲美TC4接近TC11的鈦合金管材，那么這根鈦合金把立的生產(chǎn)成本能降低到一個非常低的價格。這也是我將其稱之為試驗品的原因。

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