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3D打印和增材制造
“这不是幻想。对很多工程师来说,这将是一个巨大的转变。” Hyperganic 首席执行官林凯泽 作者:Sam Daives媒体:TCT——世界范围内最具影响力之一的增材制造技术展会品牌旗下杂志2021 年 02 月 17 日 您可以从很多地方了解到 Hyperganic 首席执行官林凯泽的故事。他从小受科技启发,继而成长为一个充满雄心壮志的少年,而后是与好莱坞演员并肩前行的成功商人,现在他又是一个团队的领头人,极其认真地谈论着设计的“范式转变”。 这一切始于凯泽在 2012 年购买的一台 3D 打印机,作为一个认为软件是“一项可以创造任何东西的神奇技术”的人,在目睹 3D 打印机可以实际制造的东西之后,马上就被吸引住了。虽然当时很多业内人士都在提出 3D 打印机将进入每个家庭的想法,但作为其中一位技术爱好者的用户,凯泽先生更多关注的则是它将如何“改革”我们当下制造业模式的潜力。不久后,他向当时的雇主 Adobe 公司递交了辞呈,回到家乡慕尼黑成立了一家新的创业公司,近十年过去了,他仍然被当初的这个想法所激励着。 “对我们来说,最关键的是大幅加速创新。”凯泽说到,“我们认为,物理对象的创新一直进展得相对缓慢。我们相信,人类目前有很多挑战需要通过创新物理对象模式来解决。想想去年,我们基本上封锁了整个世界,然而对碳排放造成了多大的影响?值得一提的是,我们对如气候变化这类方面能造成的影响还远远不够大,为了从根本上解决这些问题,我们有必要改变目前在技术方面的解决方案。” Hyperganic 在经过几年的低调运作和投入更多时间进行研发后,将在未来几个月内正式推出 Hyperganic Core 2.0 和 Print Framework 2.0 软件平台。当凯泽看到 3D 打印技术能改变制造事物方式的潜力时,他提出“也许我们也应该改变我们设计和策划事物的方式”。他认为,3D 打印机并不是受限于其技术,而是受限于输入的设计方案。Hyperganic 一直在致力于开发适用于 3D 打印技术的软件平台工具,希望在改变零件的设计方式的基础上,也能充分利用 3D 打印机的功能。 “我们有着许多全球性的挑战需要面对,而我们的时间有限” 在一开始,凯泽和 Hyperganic 首席技术官 Michael Gallo 认为他们无法实现他们理想的模式转变,传统的 CAD 软件“对于简单的形状非常好用,但对于复杂的东西却表现得非常糟糕”。在一次谈话中,Gallo 曾建议创建一个模型,“能够让我们把每一个原子、每一个分子都按我们想要的排列存储在一个物体中,然后我们就可以设计任何 3D打印机能够打印的东西”。“你说的倒轻巧,” 凯泽回忆说,“我们哄堂大笑,说‘这太荒谬了’,但几天后,Michael […]
Published 17 February 2021

“这不是幻想。对很多工程师来说,这将是一个巨大的转变。”

Hyperganic 首席执行官林凯泽

作者:Sam Daives
媒体:TCT——世界范围内最具影响力之一的增材制造技术展会品牌旗下杂志
2021 年 02 月 17 日

您可以从很多地方了解到 Hyperganic 首席执行官林凯泽的故事。他从小受科技启发,继而成长为一个充满雄心壮志的少年,而后是与好莱坞演员并肩前行的成功商人,现在他又是一个团队的领头人,极其认真地谈论着设计的“范式转变”。

这一切始于凯泽在 2012 年购买的一台 3D 打印机,作为一个认为软件是“一项可以创造任何东西的神奇技术”的人,在目睹 3D 打印机可以实际制造的东西之后,马上就被吸引住了。虽然当时很多业内人士都在提出 3D 打印机将进入每个家庭的想法,但作为其中一位技术爱好者的用户,凯泽先生更多关注的则是它将如何“改革”我们当下制造业模式的潜力。不久后,他向当时的雇主 Adobe 公司递交了辞呈,回到家乡慕尼黑成立了一家新的创业公司,近十年过去了,他仍然被当初的这个想法所激励着。

“对我们来说,最关键的是大幅加速创新。”凯泽说到,“我们认为,物理对象的创新一直进展得相对缓慢。我们相信,人类目前有很多挑战需要通过创新物理对象模式来解决。想想去年,我们基本上封锁了整个世界,然而对碳排放造成了多大的影响?值得一提的是,我们对如气候变化这类方面能造成的影响还远远不够大,为了从根本上解决这些问题,我们有必要改变目前在技术方面的解决方案。”

Hyperganic 在经过几年的低调运作和投入更多时间进行研发后,将在未来几个月内正式推出 Hyperganic Core 2.0 和 Print Framework 2.0 软件平台。当凯泽看到 3D 打印技术能改变制造事物方式的潜力时,他提出“也许我们也应该改变我们设计和策划事物的方式”。他认为,3D 打印机并不是受限于其技术,而是受限于输入的设计方案。Hyperganic 一直在致力于开发适用于 3D 打印技术的软件平台工具,希望在改变零件的设计方式的基础上,也能充分利用 3D 打印机的功能。

“我们有着许多全球性的挑战需要面对,而我们的时间有限”

在一开始,凯泽和 Hyperganic 首席技术官 Michael Gallo 认为他们无法实现他们理想的模式转变,传统的 CAD 软件“对于简单的形状非常好用,但对于复杂的东西却表现得非常糟糕”。在一次谈话中,Gallo 曾建议创建一个模型,“能够让我们把每一个原子、每一个分子都按我们想要的排列存储在一个物体中,然后我们就可以设计任何 3D打印机能够打印的东西”。“你说的倒轻巧,” 凯泽回忆说,“我们哄堂大笑,说‘这太荒谬了’,但几天后,Michael 给我打电话说,‘嘿,林,我们不试试怎么知道呢?’”

构建 Hyperganic 体素系统耗费了三到四年的时间。但现在,凯泽和他的团队很有信心,让他们的软件平台成为“让 3D 打印机理论上可以打印出任何物体”这一理论的先驱。凯泽说,这让他们能够创建复杂度极高的物体,以至于零件的开发需要实现自动化。

“这就是我们开发基于人工智能技术工程的最终目的,你可以使用遗传算法,并利用神经网络来找出有趣和有效的模式和结构,”凯泽解释说,“为什么我对这一点如此感兴趣呢?其根源是对现有物品本质存在的挫折感。举一辆现代汽车为例,剥去他们贴上的所有塑料装饰,它看起来和上世纪 80 年代或 90 年代的汽车并没有什么不同。你会问自己,为什么我们一直以来都没有更快地创新?我们迫切地需要创新,我们有很多全球性的挑战需要解决,而我们的时间很有限。而问题是,我们现如今用来设计物体的范式,仍然是来自希腊人和罗马人设计物体的方式。不管如今有多少有才能的设计师和工程师在屏幕上绘制设计图,结果只取决于他们的智慧和经验。”

Hyperganic 的理念是开发算法,通过对零件的输入描述信息,由人工智能来处理该零件的设计。它借鉴了一些生成式设计工具的原理,从零开始构建优化设计,然后允许用户利用生成的智能产品嫁接于其他产品。Hyperganic 将其称为“定义一种设计方式”,而不是仅仅用草图和 CAD 图纸进行设计。在计算机硬件领域,最初的微芯片都是先画出草图,然后再在 CAD 程序中进行设计,但一旦芯片变得非常复杂,这种方法将不得不被改变。

“与其做计算机辅助设计,不如做计算机生成设计,”凯泽解释道,“现如今你设计一个微芯片,你不是在做几何学,而是在做算法。你所做的是描述算法应该做什么,如何让算法得出实际的几何形状。从根本上说,这就是我们想做的事情。”

由 Hyperganic 软件平台设计生成的定制化 3D 打印自行车头盔
由 Hyperganic 软件平台设计生成的定制化 3D 打印自行车头盔

2017 年,在凯泽还没有注册 Hyperganic 之前,就已经通过其设计的软件与客户谈合作,通过将其核心产品与 3D 打印技术相结合来开发概念应用。其中一个应用实例是一款定制的自行车头盔,该头盔基于一名铁人三项运动员头部的扫描数据,以及自行车运动员从自行车上跌倒的碰撞统计数据的研究结果进行设计和生成。这些信息被纳入 Hyperganic 算法中,并输出了数千种的设计可能性,被选中的那款头盔看起来就像一顶细长的帽子,头盔顶部有通风的空间,两侧的结构也不那么多孔,此设计能够在佩戴者摔倒时给予其保护。

“这就是大规模定制的力量。”凯泽在一月份对 YouTube 频道 All Digital Additive Manufacturing 说到,“首先,它有适用的群体,其次可以把新的输入信息添加到下一次生产中,从而拥有一个更好的产品。只有存在算法帮你创造这些东西时,这才能实现,因为不间断循环迭代设计所涉及的成本不容忽视。”

Hyperganic 一直在研究的另一个应用实例是 3D 打印铜制散热器,它看起来更像刷子的鬃毛抑或是海洋中的珊瑚,而不是典型散热器的样子。它的表面积被最大化以达到最大程度的散热功效,同时也优化了组件底部的空气漏斗。按照凯泽的说法,这被认为是一个非常复杂的设计,但因为它是用算法开发的,所以 Hyperganic 不需要去反复解决这些复杂的设计迭代问题。

“当你实现了一次这样的设计过程,你可以在任何应用实例上重复,有时最终的结果甚至会是意外的收获。”他说,“比如热交换器,归功于使用的算法,它产生了极其稳定的结构,你甚至可以直接站在交换器上面。我们现在已经把它用在完全不同的应用场景中,在一些应用中它甚至可以成为一个均匀分配重量的载体。这是多么有趣的一个现象,因为我们在最初实际上只是想做一个辐射大量热量的产品,并进行空气动力学优化,使空气流动并将热量带走。”

将算法内的人工智能从一个应用转移到另一个应用是 Hyperganic 愿景的核心部分,这能让用户在新产品的开发中获得先机。该公司将算法称为模块构建,可以依靠算法来实现比最初使用更多的功能。Hyperganic Core 操作平台被认为是其软件平台的基石。该公司利用人工智能技术开发应用程序,利用打印机分辨率或更高的体素信息来生成具有“任意复杂性”的几何体,并在最新版本中增加了新的可视化选项。Hyperganic 还寻求与微软 Visual Studio 结盟,以对需要转向行业标准的编程环境能有一个认识,从而实现应用程序带来的实效。

Hyperganic-热交换器模型
Hyperganic-热交换器模型

但能够使 Hyperganic 的客户实现把软件模型变成实体产品的,正是打印框架工具。在这方面,Hyperganic 提供了所有打印准备工具应有的功能–网格修复、切片、支撑生成、嵌套和堆叠,同时还内置了轻量化和纹理选项,以及强化的支撑结构。该公司已经为挤压式系统和 Stratasys 的 J 系列 PolyJet 组合增加了多材料支持,并为 FFF 3D打印提供了“重大优化”,包括无间隙填充、防雾化、自动电弧检测和自适应路径定位。这兼容了目前市场上的大多数 3D 打印工艺,为用户在额外制造部件之前进行润色。

最先运用这一制造进程的部件是火箭燃烧舱,这种应用经常展示于增材制造贸易展上,拥有嵌入式和经过优化的冷却通道,这种应用可以运用在当今活跃的众多私人航天公司中。对于凯泽来说,为这种类型的终端用户开发这类应用是情怀驱使。在 20世纪 70 年代,他的叔叔 Lutz Kayser 是轨道运输和火箭设计制造公司(ORTAG)的创始人,它是最早的一批私人航天公司之一,在非洲进行了几次成功的试验发射,公司的运营一直持续到了 1987 年。凯泽叔叔极具远见性与创新性、雄心勃勃且备受争议的创业故事,使得他被冠以 “德国埃隆 “的绰号,奠定了他在侄子心中的特殊地位。

“我 49 岁了,这或许是我人生的最后一场演出,我想要发挥自己最大的能量。”

2017 年,在 Lutz 叔叔去世后,凯泽写了一篇博客,他在博客中讲述了他的叔叔是如何通过交给他一本《BYTE 杂志》让他了解编程的。八九岁的时候,他就学会了如何编程。19 岁时,他经营着自己的设计公司,为当地的披萨店印刷小册子。1994 年,他在一家初创公司工作,“帮助破坏”工业机器控制系统的市场。在千禧年之交,他成立了另一家公司,这次他开发了第一个针对高保真数字电影播放的产品,并参与了 2002年电影《黑客帝国》的制作,并且它也在当时迅速成为了数字电影播放的行业标准。这家名为 IRIDAS 的公司在 2011 年被 Adobe 收购。凯泽在 Adobe 工作了三年之后带着IRIDAS 和 Adobe 的几位老同事,开始专注于 Hyperganic 的事业。从 2014 年开始,他一直在和客户一起探索应用,但始终担心自己的设计理念和制造愿景还没有做好被这个世界接受的准备。

“这个世界准备好了吗?还是有很多地方需要进一步发展?你不希望在创业公司中介入一个处于太过于早期的领域。”他已经观测到一些可能性。

不过,凯泽打算走上这条路。从 Hyperganic 平台衍生出来的应用实例给人留下了深刻的印象。他已经设法与 3D 打印机供应商结盟,使他们的技术与他的技术兼容。现在要做的就是证明这项技术的能力、价值以及它在未来制造业中的地位。

“通常,人们会说,哦,你们在做火箭引擎,但我正在做的不是火箭引擎,所以这不适合我。所以他们其实并不清楚我们真正在做什么。目前,我们要做的是把它转化为一个对特定领域的工程师和特定公司有意义的对象。这就是我们一直在做的事情,也是我们将一直持续从事的事业。我们现在要做的是在我们的软件平台上不断展示构建的应用实例以及这些应用实例是被如何实现的,并希望能给大家带来启发。

“毋庸置疑,这对很多工程师来说都将是一个巨大的转变。这不是一朝一夕的事。我们会从小处开始。你会创造一个小的热交换器或火箭引擎——这个应用实例并不是特别难,它们虽然看起来很酷,但它们并不是高度复杂的工程挑战——一旦你运用人工智能输入准确的信息并进行迭代,你就不必再重复设计过程,这就是一个范式的突破。”

由 Hyperganic 软件平台开发的火箭引擎应用实例
由 Hyperganic 软件平台开发的火箭引擎应用实例

在与早期客户和合作伙伴合作的过程中,凯泽说,Hyperganic 经常阐明客户存在的一些认知盲区。公司正在为这些合作的公司和他们的工程师推广一种新的工作方式,这也使得他们能够更容易地运作他们的工作。Hyperganic 近期招聘了十名新员工,凯泽和公司的领导团队再次意识到,不是所有人都熟知 Hyperganic 的软件平台和技术。凯泽的一个孩子目前正在学习航空航天工程,他知道编程并不包含在大学的课程中。从他最近的招聘经验来看,例如在航空航天工程师领域,并不是每个人都熟悉编程和编程的思维方式。

在与早期客户和合作伙伴合作的过程中,凯泽说,Hyperganic 经常阐明客户存在的一些认知盲区。公司正在为这些合作的公司和他们的工程师推广一种新的工作方式,这也使得他们能够更容易地运作他们的工作。Hyperganic 近期招聘了十名新员工,凯泽和公司的领导团队再次意识到,不是所有人都熟知 Hyperganic 的软件平台和技术。凯泽的一个孩子目前正在学习航空航天工程,他知道编程并不包含在大学的课程中。从他最近的招聘经验来看,例如在航空航天工程师领域,并不是每个人都熟悉编程和编程的思维方式。

这是一个 Hyperganic 决心要走下去的项目,因为凯泽有着“将摩尔定律带入制造业”的雄心壮志。在他的职业生涯中,他与有趣的人一起做了很多有趣的事情,但自从2008 年看了阿尔-戈尔的《难以启齿的真相》后,凯泽就想推动变革。通过Hyperganic,他希望改变零件的设计方式,缩短从构思到生产的时间:即时分享想法,而不是在世界各地重新培训工程师,最终实现创新的加速,以应对当今的全球挑战。

“我已经 49 岁了,这或许是我人生的最后一场演出,所以我为自己想要做什么思考了良久。 我做了很多美好的事情,比如和有趣的好莱坞伙伴的合作等等,但最终你还是需要思量如何以自己想要的方式度过这一生。我想要发挥自己此生最大的才能。在为 Hyperganic 奋斗了五年之后,我仍然没找到自己此前比这更大的成就。这份事业的成功不会信手拈来,它需要你夜以继日、勤勤恳恳地工作。我们期待让世界眼前一亮:我们要大幅加快创新,因为我认为这样才能解决我们面临的很多难题。”

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