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想象一下:在未來,你只需輕輕按下開關,就可以一鍵改變你愛車的內飾。感謝麻省理工學院( MIT )的自組裝實驗室( Self-Assembly Lab ),讓這一夢想觸手可及。: _( ^. [' G1 V* q$ h& v D9 @
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( Z. Y! {% o+ X, Z 「空氣是很便宜的原材料」 ,來自麻省理工學院國際設計中心,身為自組裝實驗室聯合主任兼創始人的 Skylar Tibbits 如此說道。現在, Tibbits 和他極具前瞻性的材料設計團隊正在與寶馬通力合作,將充氣材料應用于汽車設計。8 J! d2 j5 A! u$ m6 v
2 _2 F! F& y9 s& k" ? Tibbits 指出,空氣早已是現代汽車的一個重要元素(包括安全氣囊和一些座椅),因為「它不需要用馬達還是什么笨重昂貴的東西來驅動它」。但是,制作充氣物體(比如氣球)的復雜程度是有限的,因為像這么輕薄卻富有彈性的材料非常難以加工使用。
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盡管這是一個難題,但 Tibbits 的團隊已經配備有很好的設備來解決。在自組裝實驗室,他們已經開發出了一些激進超前的材料和制造工藝上的創新——比如 4D 印刷的概念,其實質意味著,把 3D 打印物體設計成在它們被打印出來之后,可以自行調整,變形甚至組裝自己。通常是在遇到像水,溫度和空氣等環境觸發因素刺激后做出反饋。而在此之前,自組裝實驗室已經創建出自系帶運動鞋、自動組裝的桌子、自動扣合在一起的手機。) N* {% W$ o8 R5 a* ?
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圖為 自組裝實驗室研發的自動組裝桌子 # i" c; I! ]) J Z, n- u
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這次與來自寶馬公司的兩名設計師合作, Tibbits 和他的團隊正在開發一種新方法,來創造復雜又可控的充氣材料,它們有朝一日也可以用于汽車設計上。這一材料的制造過程被稱為「氣動液態打印」,它建立在實驗室去年與 Steelcase 合作發明的,被稱為「快速液體印刷」 的生產工藝的基礎上。 n& n8 T- m) S: t1 P
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實際上,打印機將液體材料(如橡膠,泡沫或塑料)噴入裝滿凝膠的桶中,它們會在里面成型直至凝固。由于凝膠可使置于其中的液體材料保持直立,并且不會在重力的作用下噴濺到地板上。因此,和普通 3D 打印機相比,該技術允許制造商使用種類更廣泛的材料來制造體積更大的物體。
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1 N9 d& V7 Q- h5 g0 o; c7 h: b7 h2 N5 L 典型的 3D 打印機通常使用硬塑料來進行生產,但因為是與寶馬合作,所以自組裝實驗室能夠有機會參與完善具有超彈性的 100% 硅橡膠的用途,并將其打印成復雜的、可充放氣的形式,而且它還可以自動變形和移動。除此之外,通過打印出可以使用編程、在特定時間里充放氣的氣室組,它還能創建出特定類型的運動。
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0 M3 R' _4 i* _2 `( r& t 「它用空氣來編程」, Tibbits 說。「不同于二進制里的零和一,你發送的是不同氣壓的空氣脈沖。」0 R3 Q- p& o' f* P
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; K }$ D! {8 g 這款材料目前正在倫敦的 V&A 博物館中進行展示。它有時看起來像是在模仿浪潮運動; 換個角度看,又像是在呼吸:其中一部分復雜結構會膨脹,而其余部分則處于休眠狀態。而且研究顯示,在爆裂前,單個可充氣球體的體積可膨脹達 1000% 。正是這些特質,使得該生產技術在真正可行的充氣式設計來臨前,被視為一個極有希望的起點。這些充氣式的設計不僅僅用于安全氣囊——盡管他們的技術也可能會重塑這些(安全氣囊)設計。
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, @: V' }' J% ^" g6 V8 Z 寶馬在過去 10 年內已經提出了很多充氣汽車的概念,而這個項目則第一次讓人們看到了實現的曙光。這家德國汽車制造商有一個發布于 2016 年(在公司成立 100 周年之際)的概念,它使用可移動的可充氣表面作為汽車內的模擬儀表板,以指示前方道路上的障礙物。而另一個叫做 Gina 的概念,則有一個靈活的外殼,可以讓汽車變形。6 W& V; t9 |) o' |
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% b8 y* s/ K1 D% O圖為 寶馬概念車 GINA
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+ N) K; \" r: M& w, ~( j6 N 這些想法都很有創意,但是多年來只能處于幻想狀態,因為制造可充氣、自組裝(同時還會對周圍的世界作出反應和調整)的材料非常困難,特別是用主流的生產方式來制造它們。而現在,快速液體印刷技術,可以使這些概念更加接近現實。
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隨著自動駕駛汽車的出現,寶馬正在思考充氣材料可以如何徹底改變汽車內部。「現在我們有更多的可能性,將內部空間用于不同類型的座位」。寶馬品牌視覺和設計負責人 Martina Starke 說。「為此我們認為內飾可以是模塊化的。而這種材料帶來了很多機遇。」8 K- p: l# H, z/ @8 [' a0 S6 y
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圖為 寶馬概念車 VISION NEXT 100 0 L$ c3 {* ?7 K0 V" ]; W
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想象一下:如果你想睡午覺,也許座位會膨脹然后合并成長凳。如果你需要召開電話會議,座椅可以讓你保持正襟危坐,而其他內飾空間則轉變為臨時辦公室。如果你有朋友加入(旅程),也許汽車的內飾會變成彼此面對的凹背折椅,這樣你們就可以在前往目的地的路上盡情暢聊。# Z' r2 h1 q( S" l/ P
|2 ?0 N% X& { 「每次你自己上車時,內飾可能都會有所不同。或者對于不同乘客而言,都是不同的」, Tibbits 說。他還解釋了如何將這種技術用于像泡沫塑料這樣的材料上,進而可以通過膨脹收縮的方式來控制材料的堅硬程度,就像根據自己的喜好來調整充氣床墊的軟硬一樣。「通過內外部注入不同的氣壓,你可以使它圍繞人或物體變形,」他解釋道。
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不過 Starke 沒有明說寶馬公司將計劃如何使用自行裝配實驗室的工作成果,因此我們可能需要一段時間,才能看到汽車中出現打印的氣動元件。就目前而言,這是對汽車設計未來的一瞥,關于如何整合這些非同尋常的變形材料,從而做出更具前瞻性的創新設計。
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你對這種全新的氣動材料怎么看?' S; O& `$ G# t( h% f! H0 B
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