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3D打印如何助力超级高铁?

2017-05-02 14:55
人在旅途20
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什么是Hyperloop?

超级高铁计划于2013年由Elon Musk提出,他认为超级高铁可以1200公里的超高时速远距离运送乘客,超级高铁是未来交通的发展方向,后来就成立了Hyperloop公司。但其实高铁计划的提出者Musk本人并没有加入这个公司,也没有投资。他只是公布了这个设想,然后公开地征集志愿者来实现这个设想。虽然没有薪酬,但组织者承诺一旦做成,会给志愿者工资和期权。就这样,他们在没有一分钱的时候就聚集了上百个优秀的工程师。到现在这个公司已经募集了上亿美金。

Hyperloop指的是超级高铁。它是一种以"真空管道"为理论核心设计的全新超高速且封闭的交通运输系统。该系统包括真空管道和列车舱体,舱体沿着真空管道运行,使用直线电机驱动提供驱动力,借助空气压缩机提供升力,保持悬浮状态,由于运行空间为真空,无空气阻力及摩擦力,时速可超过1000km,同时可减少70%的能源消耗。具有超高速、高安全、低能耗、噪声小、污染小等特点。相对于轮船、汽车、火车、飞机而言,Hyperloop最重要的是对天气及海况免疫,可抵御各种恶劣天气及海况,可在地面、地下及海底全天候行驶,同时抗震能力强,被誉为第五代交通工具。

为什么管道里要抽真空呢?就是因为在一个密闭的管道里,空气阻力才能足够小。另外,要让阻力更小就不能用普通的轨道,而是用磁悬浮的轨道,这样才能造成贴地飞行的效果。只不过在里面欣赏不到沿途的景色,因为是在钢管道里向前飞行。

这个主意非常令人惊叹,它非常的大胆,而它的设计又具有很大的实现可能性。在天上飞行会受很多东西的制约、限制。比如说天气,基至包括飞机本身的安全性。而在地面的密闭管道里飞行,你就不用担心天气,它会像火车一样准点。而同时它又比火车速度高很多,因为最好的高铁也只有300公里的速度,而地面上的飞机飞起来的话可能达到一千公里的速度,所以实际上比最好的高铁都要快3倍。据说研究过以后,他们的结论是说,它的造价并不比高铁贵。

3D打印如何助力Hyperloop?

不久之前,SpaceX举办了超级高铁车厢设计大赛(Hyperloop Pod Race),著名的大学和工程团队被邀请参加比赛。麻省理工学院拿走了最高奖项,来自荷兰的Delft科技大学和Auburn大学分列二三位。?

Delft大学的Hyperloop设计团队

Delft科技大学的Hyperloop POD外观是一个气动外形。从下图中可以看出,吊舱类外观似于水滴,因为这是最小化阻力的最佳形状。由于几乎不可能通过铣削来完成设计里面的曲面或双曲面的加工,Delft科技大学采用精密铸造的方法解决了这一问题。

荷兰Delft科技大学此次参赛的合作伙伴是RP2公司, 3D打印机制造商voxelJet为RP2提供了3D打印的PMMA熔模铸造模具用于铸造铝件。

熔模,来源voxeljet

铝件,来源voxeljet

通过voxeljet(维捷)位于德国Friedberg服务中心的3D打印系统,工程师将这些零件的熔模铸造模具打印出来,通过1000×600×500mm的制造空间,所有的25个熔模铸造模具在不到24小时内一个批次打印完成。这些组件达到600dpi的打印分辨率精度,打印层厚度仅为150微米,使得组件达到了细致的工业级精度要求。

我们的启发

我们看完了以后的感慨是什么呢?这样的一个idea,虽然是Elon Musk提出来的,但是他并没有投入大量的资金去做,而是靠找到了一群志愿者,对外公开地找合作者、对外公开地募集资金,最后竟然把它推动到了有声有色的地步。据说现在全世界有若干个国家都在跟他认真地研讨,地面飞行用哪种钢管型的钱轨,所以现在应该说它具有了很大实施的可能性。全世界的精英都在为超级高铁的研发添砖加瓦。

Hyperloop是一个非常好的尝试,它中间的各种经验、教训是值得我们吸取的。他们做了一个很巧妙的安排,在网上呼吁热心的义务志愿者来帮助自己、参与设计,结果一下聚集了很多精英,全球顶级的工程师参与设计。但是另一方面,他们也跟这些志愿者说,我现在让你志愿来帮我忙,我付不起你钱。但是我不希望你的工作是完全义务的,所以我帮你记着你的成绩,等到我付得起钱的付候,我按你以前的工作量来还给你。不光还给你工资,还给你期权。这样如果我们这事真做成了,你还能够得到你应有的回报,基至超出你期望的回报。就是因为有这种安排,他们在没有一分钱的时候就聚集了全球精英一起来推动这件事情往前走。

人类的进步,科技的发展,跟社会上的创新推动力密切相关。未来的创新,不是靠尾大不掉的大公司来实现,而是像超级高铁Hyperloop这样,靠社会化协作、各行业人士的共建。今天的分享,希望对你有用。

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