虽然3D打印机的作用被寄予厚望，但其在全球发展中的作用似乎仍然有限。在制造义肢方面，3D打印机的结果喜忧参半，而在存在灾难的地区，它们的作用却很有意义，虽然只是外围设备，但却能够带来助益。有一个工作小组甚至指导打印玉米脱粒机。这些应用表明，它们是未来用于服务匮乏社区的重要技术。但设计者和工程师们则疑惑怎样利用这些机器提升其工作效益，Catapult设计公司可提供一些主意。Catapult的创意总监诺埃尔·威尔逊（NoelWilson）分享了他们工作中的一个案例。

Catapult设计公司是一家位于科罗拉多丹佛（Denver）（美国）的一家非盈利公司，与全世界以社会为本的客户合作。在工作中，3D打印机是一种强大的原型制作和交流工具。但这并非是一种规模化的制造方法。从长期来看，生成式软件的兴起肯定会帮助人们制造出更智能、更强大、更轻巧、更健康的产品。不过目前，Catapult设计公司主要将3D打印用于在制造或交流设计意图时，展现其设计理念。对于目前和未来3D打印的更多制造潜力，我们感到非常兴奋，但在规模化或制造效率方面，与其他工艺相比，其竞争力还有一段距离。3D打印能够完成一些其他工艺无法实现的形式，使用众多引人关注的材料。

仅仅是3D打印并不能解决大问题，但很显然，3D打印正在帮助我们提高工作的细节、速度和深度。

 微型运水原型模型

Catapult设计公司与Wellowater一起，帮助他们为印度市场重新设计其滚动水桶。他们希望减轻运水带来的辛苦，提高家庭中的水管理效率。经过在拉贾斯坦邦（Rajasthan）数月的调查，我们开始与合作伙伴和目标客户一起形成理念。经过几轮利用已有水桶和容器制成粗糙原型的制作工作，根据我们的设计理念创造出了细化微型模型。模型鼓舞了社区的典型受众参与更深度的讨论，从而对设计进行进一步细化。Wello目前正在制造经过重新设计的产品，目前有至少10000个Wello水轮正处于使用之中，预计接下来两年内将有超过50000个投入使用。

我们与AbtAssociates一起，帮助他们在马拉维（Malawi）训练公厕建筑工人。他们正在教授工人使用对混凝土需求较少的技术。Abt需要一种训练工具，作为工人所用的视觉教具。我们创建了这种断面模型和松散装配模型，使Abt体验培训方法，确定两种或其中一种模型是否有助于有效交流建筑技术。

 三轮车原型模型

Catapult设计公司与亚洲开发银行（ADB）合作，为南亚城市建造了一种现代化三轮车，其目标是提供一种政府愿意采购的可持续运输选择。新设计支持东南亚所用的复杂人力车行业，在这些地区，人力车禁令和限制正在影响着人们的生计。我们审查了数种设计，与行业专家、客户、制造者和设计者进行了讨论，并利用打印的三轮车设计模型完成各种细节，做出决定。我们现在正装配60辆这种三轮车，它们将在尼泊尔的加德满都（Kathmandu）和蓝毗尼（Lumbini）由当地人力车夫进行中试。

我们与创新贫困行动（IPA）合作，帮助他们为肯尼亚家庭、诊所和小学设计无需下水管网的洗手装置。IPA正在研究洗手行为的改变对儿童发病率的影响。制造大量粗糙原型后，我们全力深入研究一种水龙头设计，然后研究其各种形式，直至找到一种适合所有人的设计。IPA需要数百个这种水龙头用于中试，对设计进行测试，但没有资金利用工具加工这种水龙头。我们利用3D技术打印了200个水龙头，将其搭扣在已有的聚丙烯啤酒酿造水龙头上。中试结果表明，这种水龙头还是很实用的。

 肥皂起泡器原型及其零件制造模具

除了水龙头，我们还为IPA开发了一种肥皂起泡器。我们需要再次帮助IPA在不采用工具加工的情况下，进行中试。完成对理念的原型制作和测试后，我们发现，已有的工件需要重新计划（在本案例中，需要一个简单的粉尘消除装置）。我们还需要定制盖子，将泡沫引流至用户的手上。因此，我们利用3D打印技术打印了几个，制作出粗糙原型，用于进行初始测试。但在需要制作200个或更多的原型用于进行中试时发现，打印这些盖子的成本太高了。我们的解决方案是利用真空制造。为此，利用3D打印技术制造了模具，填充以塑料，然后用其制造了200多个盖子。IPA自此完成了中试。我们现在正申请为项目提供更多资金，对设计进行修正，并进行进一步测试，然后由制造合作伙伴制造。这次我们希望能获得一笔可利用工具加工的预算。

 通过打印模型学习如何有效利用推车设计

我们帮助Anza设计了一款平整包装的手推车，用于在坦桑尼亚北部运输水和其他货物。了解这种车的平整包装、装配和模块性很重要，因此我们利用3D技术打印了一个模型。通过模型，我们了解了设计理念、可以实现的最小包装尺寸、最有效的推车设计以及模块状态。3D打印还有助于与客户和制造合作伙伴交流设计。Anza在中国生产了大约1000个这种推车，并在乞力马扎罗山地区进行了测试。

Catapult设计公司帮助非洲可再生能源分布（ARED）为卢旺达社区和难民营重新设计了手机充电站。ARED的目标是通过手机电池、服务器、无线网和扬声器，提供能源、信息和娱乐。他们希望服务站极其耐用、体积尽可能小，并且时髦一点。我们的工作是访问卢旺达，研究现有的搬运车销售商，与ARED研究原型概念，然后细化概念，将其移交给德国的工程制造合作伙伴TechSolute。我们将3D比例模型和3D注释模型相结合（起始图形交换规格/产品模型数据交换标准（IGES/STEP）和SketchFab平台），用于与工程合作伙伴交流设计，工程合作伙伴随后将其转换为功能完善的原型。ARED目前正在卢旺达测试几种原型，在本年末进一步细化设计，从而实现成百上千数量的规模化生产。

图中显示的所有模型都采用了选择性激光烧结（SLS）3D打印技术，此外，对于精确度较低的原型建模，还利用了立体光固化成型（SLA）和熔融沉积成型（FDM）技术。

有时候，我们只是将3D打印用于向人们展示更多的现代化制造可能性和技术。我们利用3D打印技术打印了奖杯、大麻和玩具，展现3D打印能力，鼓励探索这些引人关注的工艺。

我们继续以众多方式利用3D打印，期待我们的方法能够与技术并行前进。未来，期待试验的领域中，包括3D打印金属、一次性打印多种材料（包括电路系统），以及打印能够生长生物材料的格架。

来源：https://www.engineeringforchange.org

翻译：中国机械工程学会

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