Chris Thorpe:3D成型帶出工業革命

七月 5, 2013
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現在主流的媒體瀰漫著一股3D成型可能帶來第二次工業革命的氛圍,不管是真是假,沒有任何人會比Flexicale公司更清楚了,Flexiscal是英國的一間創業公司,用3D成型打造促成第一次工業革命的蒸汽引擎。

因為我的podcast頻道Looking Sideways,我有機會和Flexiscale的Chris Thorpe碰面,他告訴我他們如何嘗試新的3D成型製作方法,如何用雷射掃描完整的火車頭,而我們又能從維多利亞時代的先人們學習什麼,如何製造、改善在我們生活周遭的事物。

Flexiscale公司的研究員Chris Thorpe

Flexiscale精挑細選有意思且歷史悠久的蒸汽火車、運貨馬車,以及其他載貨工具,將之掃描成3D點雲,並成型出來,然後再將這些模型散布出去,讓火車迷有機會在家動手製作。

對Chris來說,這一切都來自於他從小便熱愛的模型組裝:「我組裝火車模型有好長一段時間了,對我來說,要花很多心力在組裝上面,實在是蠻令人沮喪的。我從小就組裝Airfix的模型組,完成一組模型總是充滿許多甜蜜。這組模型雖然很簡單,但是可塑性也非常高,他可以有各式各樣的組合變化,可以是實體也可以是想像中的形體。現在市面上看到的火車模型大部分都是銅質蝕刻模型,我每次都笑稱他們是經過大災難的紙鶴。通常你會拿到一張用經過蝕刻處理的銅紙,然後經過折疊、組合、焊接或是用超級膠水黏貼後變成一個3D立體模型。但我常常不知道怎麼搞的,黏一黏就把自己的手也黏上去了,或是在焊接的時候燙到自己。」

「如果你去看看當今的市場,你會發現大家都把Flying Scotsman、Mallard,或是其他火車做成模型,但是有很多人並不想要Flying Scotsman的模型,即便他們想要,也會希望能夠自己組裝,而不是買現成的。」

「問題出在這些大廠製造出來的模型幾乎都太完美了,因為太接近完美,所以沒有甚麼好製作或補強的地方,你唯一能做的就是把它完好無缺的從箱子裡拿出來,這是你和模型唯一會有的互動。因此你也只能跟朋友提及購買模型的過程,而非你做了這個模型,或是你改造、完成它。」

「所以非常的兩極,一邊是做得近乎完美,一邊是很難製作,而我們希望在兩者之間取得平衡,改善難製作的模型,讓他更容易組裝。」
置於真實Winifred之上的Winifred模型原型

如何實踐

Flexiscale能夠弭補完美與製作困難之間落差的秘密在於許多近年來有密切關聯的科技,包含向群眾募款集資、用雷射掃描火車細部、3D成型製作少量完成的模型。

一開始只是一群對於製造他們熱愛的火車的新模型感到興致勃勃的人聚在一起討論,然後開始投資。

「最一開始我們做的事情其中之一,就是成立一個組織,蒐集各式各樣的火車類型。」Chris表示,「民眾可以到我們的網站,提供我們各種款式,之後便開放給大家票選,票數到達一定的數量後,我們就到有該種火車的博物館請他們協助,希望可以測量其大小並拍照記錄,希望能製作一組模型。」

「比較困難的部分是製作整個完整的火車模型,這次我們向鐵路局請求協助,並舉辦了Kickstarter活動募資,等募到足夠資金後,我們就用雷射掃描整個火車。」

掃描的部分是由Digital Surveys公司負責,該公司特長於石油化學工廠與鑽油塔,換句話說,就是經常需要安裝管線,然後3D的數據便交由Shapeways的Vijay Paul,也就是大家所知道的DotSan,製作成3D模型,最後再由PD models根據需求進行成型。

图片

Ffestiniog Railway進行雷射掃描
位於Ffestiniog的火車Welsh Pony的點雲
Penrhyn Quarry的火車Winifred 3D CAD模型

只生產有需求的模型

3D成型除了讓Flexiscale能成型出以往射出成型(injection-moulding)技術無法製作的火車細節部分,也讓他們實驗新的製造技術科技能有哪些用途,以及處理其他問題的可能性。

Chris說:「我已經被射出成型困擾了好幾年。許多東西被生產出來,但是根本沒有這個需求,這些東西便直接進到垃圾處理場。一個鑄模如果只生產10或100個模型非常不符合經濟效益,要生產1000個才划算,所以人們決定一次生產1000個,但也因為生產過剩被堆積在倉庫。」

「所以有顧客訂購模型組的時候,我們才會去生產,因此我們的生產線是非常即時的。」

實際需求

群眾募資、雷射掃描、3D成型,這些聽起來都是很新穎的想法,我們可能會想像一個維多利亞時代的工程師聽到這些技術面露驚訝,但是Chris在鑽研歷史的時候發現,150年前的工程師就已經運用到我們以為是近代才發明出來的技術了。

「我們在進行維多利亞時代蒸汽火車的研究時,發現許多有關工業革命,以及工業革命後介於鐵軌的發明與大量製造外包至中國等的有趣事情。」Chris表示。

「現在你會見到生產者,也就是火車製造公司,與使用者合作,就像大型軟體工程那般的合作模式。」

因為這些東西的使用壽命很長,所以也不斷地改良,同一款的火車可以使用60或70年,隨著時間的演變,火車也隨著使用上的需求做調整。

「我知道這聽起來很像是從軟體函式庫拉出命令。如果你去看看英國政府去年推出的一個計畫,你就會發現我們這些軟體工程師都能從原始碼發掘些甚麼,我們調整原始碼,然後把它放回函式庫,如果符合需求的話,這些原始碼就會被納入codebase屬性,進而轉換成網頁。」

「再來看看這些火車,你就會發現許多實際在使用上需要的修改軌跡。使用者會提出火車在實際運用後需要改良的地方,然後火車便會被送回工廠,負責檢修的人員就會發出『這個構思真是太棒了!』的讚嘆,然後把它納入設計裡進行改良。」

「生產者與使用者共同設計下一代更符合需求的火車。目前普遍認為是數位時代讓我們有機會共同設計和激盪創意,但我認為是生產者與消費者之間的互動促成共同設計的可行性,是人而非科技。」

「製造流程外包讓我們失去了信心與機會,經年累月下來,我們漸漸忘記如何生產,也忘記我們也可以自行操控、修補、改良這些工具。」

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歡迎收聽我們的節目,了解Flexiscale和火車修復者如何打造1:1的火車模型,包含重建過程的困難、技術的保存,以及未來為何會以模型為主,而非塑膠實體。

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Andrew Sleigh是個作家、研究家、Maker,對於Maker企業十分有興趣。他在英國Brighton設立了一個hardware startup團隊,也幫忙運作Brighton Mini Maker Faire,目前已進入第三年。

[原文]

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