前SpaceX工程师设计的3D打印机旨在刷新技术 - 彭博社

Freeform Future联合创始人兼首席执行官Erik Palitsch观看公司的一台3D打印机正在运行。

摄影师：Spencer Lowell，彭博商业周刊自大约15年前开始受到主流关注以来，3D打印一直给人一种神奇的感觉，承诺将每个家庭变成一个微型制造中心，同时颠覆工业规模工厂的运作方式。但是，通过按照计算机发送的计划逐层堆叠材料来创建物体的3D打印机已经因为笨重、昂贵和缓慢而声名狼藉。打印机成为像个人电脑一样普遍的家用电器的乌托邦梦想已经大大减弱。

在工业用途方面取得了更多进展，尽管在那里，主要参与者也陷入了数年的低迷。风险投资家继续向承诺修复技术根本缺陷的初创公司投入大量资源。一种特别激进的方法来自Freeform Future Corp.，这是一家总部位于洛杉矶的五年级初创公司。该公司迄今已从Founders Fund、Threshold Ventures和Valor Equity Partners等投资者那里筹集了4500万美元。

Freeform并非试图建造一台可以打印三维物体的单一机器，而是试图将整个建筑物转变为自动化的3D打印工厂，该工厂将使用数十台激光器从金属粉末中创建火箭发动机舱或汽车零件。该公司此前从未公开讨论过其方法，表示这种技术可以使其制造金属零件的速度比当前方法快25到50倍，成本只是当前方法的一小部分。

Freeform Future总部位于加利福尼亚霍桑的工程师Rueben Mendelsberg观察一台3D打印机启动。摄影师：斯宾塞·洛威尔（Spencer Lowell）为彭博商业周刊拍摄Freeform的联合创始人兼首席执行官Erik Palitsch在Space Exploration Technologies Corp.（太空探索技术公司）工作了10年。这是埃隆·马斯克（Elon Musk）的航天公司。SpaceX在火箭发动机方面推动了3D打印技术的极限，Palitsch领导了该公司一些最重要的发动机开发项目。但他表示，他和马斯克都知道现有的3D打印机不足以支持公司最雄心勃勃的努力。“当我们告诉埃隆为我们的一些新项目购买这些机器需要多少费用时，他几乎要发疯了，”Palitsch说。“而且总是需要一大群人来操作它们。”

向3D打印公司的风险投资

来源：Crunchbase

2018年底，Palitsch和另一位SpaceX老将Thomas Ronacher创办了Freeform，希望重新定义3D打印的一些基本原理。通常，在一个大型机器内同时打印一个或几个物体。虽然它几乎可以制造任何东西，但这种类型的打印机所能完成的工作受限于其尺寸和打印区域。

Freeform Future的首席科学官Tasso Lappas在公司总部的控制室监督3D打印过程。摄影师：斯宾塞·洛威尔（Spencer Lowell）为彭博商业周刊拍摄另一方面，Freeform正在创造可以填满仓库的机器。其目前的工厂位于加利福尼亚州霍桑，曾经是基努·里维斯（Keanu Reeves）的摩托车存放设施。（Freeform仍然会收到一些这位演员的信件。）在内部，机器沿着快速移动的传送带来回搬运物体，这样系统可以同时处理多件事物。其他公司在同一设施内设置了多台打印机，但这种策略并不能提高速度，只是通过并行工作来增加规模。相比之下，Freeform正在重新设计3D打印将原材料转化为成品的过程。在某种意义上，这类似于20世纪工业家亨利·福特（Henry Ford）开创的流水线生产工艺。“我们必须实现大规模生产，以便将其开放给更多行业，”Palitsch说。“而传统机器根本无法达到这一点。”

Freeform的支持者专注于工业领域，而不是家庭生产。“他们主要能做的事情是将价格降低到更像汽车制造成本，而不是航空航天成本，”曾多年领导SpaceX发动机开发的汤姆·穆勒（Tom Mueller）说，并且他是Freeform的天使投资者。“他们还将打印速度大幅提高。”

一层金属粉末正在熔化。摄影师：斯宾塞·洛威尔（Spencer Lowell）为彭博商业周刊拍摄3D打印机可以使用各种材料制造物体，包括塑料和金属。Freeform专注于后者，采用一种众所周知的方法，即激光照射到金属粉末上，将其熔化成特定形状。然后再涂上一层新的粉末，激光再次照射，如此往复。

如今的典型3D打印机可能有两到四个激光器，将它们集中在一个金属板上，用于制造物体。激光照射到金属粉末上，然后停止照射，新的金属粉末被放置在板上，然后再次照射。一个限制因素是金属和塑料熔化和熔合的速度。通常，打印机必须休息，因为它也会变得太热。如果3D打印机运行时间达到60%，公司会认为这是成功的。

首席电气工程师Dennis Ren管理连接到3D打印机顶部的激光器的电缆。摄影师：Spencer Lowell for Bloomberg BusinessweekFreeform希望显著减少停机时间。它有两个平行的传送系统，沿着它们排列着多个金属板。它的18个激光器不停地照射，而传送带将板材移进和移出激光束。像在机器的其他区域中涂抹新的金属粉末到板上或打磨零件的边缘等任务，留给激光器继续在其他物体上工作。一组摄像头以每秒超过70,000帧的速度拍摄图像，将数据输入计算机视觉算法，指挥激光器如何照射。普通机器每小时可以熔化约100克（3.5盎司）金属粉末，Palitsch表示，Freeform现在每小时可以熔化五公斤金属粉末，而且很快将会使用其技术的新版本来做更多。

Palitsch摄影师：斯宾塞·洛威尔（Spencer Lowell）为彭博商业周刊拍摄尽管额外的速度和更低的价格是额外的好处，但Freeform系统的真正价值在于它在打印过程中监控物体的方式，根据火箭发动机制造商Ursa Major Technologies的首席运营官尼克·杜塞特（Nick Doucette）的说法，该公司已经测试了Freeform的技术。 3D打印零件可能存在缺陷，客户倾向于使用过时的、手动的方法来检查最终物体的强度和坚固程度。 Freeform利用其众多的传感器、扫描仪和人工智能软件来评估质量，并可以在建造过程中进行调整。“我们通常做这件事的方式是测试样品并调整东西，这是一场噩梦，”杜塞特说。“Freeform只是打印出东西并交给我。”

由Freeform Future打印的流量分配器。摄影师：斯宾塞·洛威尔（Spencer Lowell）为彭博商业周刊拍摄正如在该行业中经常发生的情况一样，Freeform目前的机器似乎具有革命性的潜力，但也只有很短的使用记录和少数付费客户。 它仍然具有疯狂科学家的原型质量，身上挂满了各种管道和电子设备。 它也不像公司为更发达的产品设想的那样大或自动化。 要使这项技术真正突破，Freeform将不得不证明其机器运行速度快、成本低到足以向广泛的新市场开放3D打印，并直面传统的大规模制造。

最终目标是拥有更多的激光器和更多的传送带，这将形成一个打印机系统，可以填满一个面积为10万平方英尺的建筑。通常需要几周的工作将在几小时内完成，几乎没有人类参与。“这将是一个完全自主的打印工厂，”Palitsch说。