直擊採訪以3D列印製作磁軌砲的神祕男子

十一月 27, 2015
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WXPR-1磁軌砲的早期測試(結果失敗了)。
相信已經有人聽過這名男子的故事。之前只知道他自稱NSA_Listbot,用3D印表機製作較為大型的磁軌砲(一種電磁砲)。於是我們就找到NSA_Listbot,跟他交涉是否願意接受採訪,談談他自己,談談製造磁軌砲的心得,以及製作這臺電影《天生愛神》式裝置的動機。接著我們發現,姑且不論這個觸霉頭的網路暱稱,他隱瞞真實身分並不是出於違法的理由,而是擔心他職場上的老闆會發現,以及避免這個看起來顯然像是武器的專題遭到負面抨擊。下面他也提到:「槍枝3D列印會招來負面新聞,我希望能盡量避免這件事發生。」
這裡會刊登他的專訪。我們用電子郵件交談時,他還不想透露本名,不過最後他就告訴我們他的名字叫做David Wirth。David說他不會在做第二個磁軌砲。他已經開始進行別的專題,要用3D列印的方式做出金屬物體。
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透露本名的David Wirth與他的3D列印磁軌砲。
能不能請你介紹一下你自己?
 
我畢業於UCLA,同時取得航空太空工程學和奈米機電系統的學士及碩士學位。閒暇時我會把玩小工具,很愛製作新玩意。我喜歡自己第一個做某件事時的感覺,所以從小就想當試飛員。然而長大之後,我發現自己可以往研究和工程學發展,這能讓我拿下別的第一名。
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這是你第一次製作磁軌砲嗎?
 
不,我在高中物理課的最後一項專題做的就是小型磁軌砲(以這個設計為藍本)。但我還是第一次做規模這麼大的東西。
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你從事工程學方面的工作嗎?會用到CAD或3D印表機之類的東西嗎?
 
我拿到了工程學的學位,現在卻在做其他的工作。
 
這種磁軌砲專題是從什麼地方想出來的?
 
這是我跟朋友打賭時想出來的。我這個人在製作瘋狂的小工具上是出了名的,朋友卻賭我一定做不出磁軌砲。後來我找了份時間充裕的工作,於是就開始挑戰塵封已久的磁軌砲專題。我花了1年半做好機械加工、焊接及列印。其實這項專題今年6月就完工了,但直到7月中才做好系統微調。我的很多朋友(也包括和我打賭的人)7月就看過這把槍了,然而我直到最近才決定發表在Reddit上。當時我沒想到這會造成這麼大的話題。
 
除了贏得賭注之外,這個專題的最終目標是什麼?
 
我的目標是要證明大型作品也能用3D列印做出來。(通常)只要安裝在合板上,就能做出功能齊全的原型。儘管3D列印槍枝在社群當中會招來惡評,我卻不希望那種事發生。我想做一個系統,只將原始檔和程式碼發佈給學生、認真的業餘愛好者和學者。這把磁軌砲我也不打算做第2版。WXPR-1這個名字就是eXperimental Portable Railgun Version 1的簡稱。
 
磁軌砲上似乎裝了二氧化碳罐。那是用來做什麼的?
 
二氧化碳罐會用在發射系統上。就跟馬鈴薯大砲一樣,發射物(電樞)會從軌道上射出。發射物必須以某種程度的初速度承載在軌道上,否則就會因為高電壓而焊接到軌道上。因此要使用二氧化碳罐,以每秒約100公尺的速度替電樞加速,接著要在軌道上加速到每秒250公尺。
 
磁軌砲需要做得這麼大嗎?
 
不,假如採用更高級的電容,重量就能大幅縮小。我是在eBay花了50美元買到的。只要使用更好的電容,就能至少減輕4.5公斤左右。充電系統也可以輕量化。我的充電器並不是最適合的選擇。假如有適合用在這個設計上的ZVS(零電壓系統),就會再減輕1.3〜1.8公斤左右。這樣計算下來,第2版將會減輕共14公斤左右的重量。
 
請問你能告訴我們WXPR-1其他獨特的地方和有趣的部分嗎?
 
WXPR-1的軌道設計就業餘愛好者的作品來說是很少見的。業餘愛好者製作的磁軌砲多半採用製作簡便的正方形槍口,我設計的軌道則更有效率,而且要以極小的公差精密製作。這應該是我唯一也是第一把擁有圓形槍口的業餘愛好者製磁軌砲。我在機械工房耗時6個月,扔掉許多失敗作(有的是因為比頭髮寬度還要小的誤差而扔掉),最後才摸索出合用的設計。這把槍的另一個特徵在於軌道可以拆卸。採用一般的設計時,若要更換軌道就必須拆開整個裝置,成本相當高昂。我設計的軌道有內軌和外軌兩種,內軌價格便宜,能夠輕鬆更換,無須拆開整個裝置。這比其他設計容易保養,耐用度也會提高。
 
你用的是哪種印表機?
 
我用的是Delta 3D印表機,能夠用PC(聚碳酸酯)列印。底板幾乎是用客製化的PEI(聚醚醯亞胺)來列印。列印範圍為直徑約28公分,高度約45公分。我用的耗材為PLA、ABS、尼龍和PC,使用最多的是PLA和ABS,特殊零件則用尼龍和PC。列印解析度為水平0.2公釐,垂直0.25公釐。
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磁軌砲的CAD設計圖。灰色的部分要3D列印。
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從另一個角度拍攝完工後的磁軌砲。
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電容器剛開始是以軟母線並聯接上,裝進3D列印做成的外殼裡。
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電容器在3D列印做成的外殼當中。
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接好配線的電容器。
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磁軌砲採用6個300焦耳,350伏特,5500微法拉的電容器。兩者加起來有9公斤,提供發射物1050伏特(1.8千焦耳)以上的能量。
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磁軌砲的電子儀器是以Arduino Uno R3為重心製作而成,會監視電容器的電壓、電流、溫度和電池的電壓,確保充電量和放電量相同。
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軌道由外軌和內軌的雙重構造所組成。外軌是鋁製品,會固定在裝置上。由於電樞不會接觸到軌道,因此軌道不會遭到腐蝕。內軌是銅製品,可以更換。
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發射以鎢為彈心的鋁彈。子彈重量為4.3公克,以950伏特(1.3千焦耳)的能量射進哈密瓜。
Wirth將以下的影片發佈到他的YouTube頻道中(裡頭還有其他影片),可以看到15公克的鎢電樞以1050伏特(1.5千焦耳)的能量射進哈密瓜裡。
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WXPR-1的其他圖片可以在這個Imgur畫廊上看到,影片則可以在Wirth的YouTube頻道上觀賞。

(譯:李友君)
[原文]

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