麻省理工學(xué)院開(kāi)發(fā)出10倍速的臺(tái)式FDM 3D打印機(jī)

麻省理工學(xué)院的工程師開(kāi)發(fā)出一種激光輔助的熔融沉積3D打印機(jī)，打印速度比普通臺(tái)式機(jī)快10倍。具體來(lái)說(shuō)，新的3D打印機(jī)采用了不尋常的打印頭，并通過(guò)激光和新型螺旋機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)溫度和增加流速。激光器是許多3D打印機(jī)的常見(jiàn)組件，包括光固化技術(shù)，選擇性激光熔化和選擇性激光燒結(jié)技術(shù)都以激光為核心技術(shù)之一。

但是在最常見(jiàn)的臺(tái)式3D打印機(jī)中，尤其是熔融沉積成型3D打印機(jī)，通常不會(huì)使用激光，而通過(guò)在打印頭“熱端”的加熱作用來(lái)熔化塑料。麻省理工學(xué)院的研究人員開(kāi)發(fā)出的激光輔助加熱以及帶螺桿機(jī)構(gòu)的打印頭，起到了提高物料流量的作用。螺旋機(jī)構(gòu)以更高的力量輸送塑料長(zhǎng)絲，而激光則快速加熱并熔化材料。

速度提高十倍，這值得重新審視桌面級(jí)3D打印設(shè)備的商業(yè)價(jià)值，這種新型打印頭可以使熔融沉積成型3D打印技術(shù)成為一種更可行的生產(chǎn)技術(shù)，而不是僅用于原型制作的工具。

這意味著原來(lái)需要一個(gè)小時(shí)的打印工作可以縮短到五到十分鐘，那么像一些備品備件就更容易快速的被生產(chǎn)出來(lái)了，包括維修技術(shù)人員這些技術(shù)工人，他們可以在工作中使用這樣的3D打印機(jī)，在診斷問(wèn)題后快速打印新的備件。

這種新的3D打印機(jī)的設(shè)計(jì)初衷就是為了克服與熔融沉積成型3D打印有關(guān)的三個(gè)問(wèn)題：打印速度慢、擠出力低、傳熱慢。鑒于麻省理工的科研人員對(duì)這三個(gè)變量限制的理解，他們開(kāi)始針對(duì)性的改善系統(tǒng)的性能。通過(guò)特殊的螺旋機(jī)構(gòu)取代了FDM打印頭所使用的標(biāo)準(zhǔn)“搓紙輪”式的送料機(jī)構(gòu)。

這種新的螺旋機(jī)構(gòu)不僅增加對(duì)長(zhǎng)絲的抓握力，并允許打印頭以更高的速度將長(zhǎng)絲送入。另一方面，激光器用于在3D打印塑料長(zhǎng)絲在通過(guò)噴嘴之前對(duì)其進(jìn)行加熱和熔化。激光確保了塑料長(zhǎng)絲比使用標(biāo)準(zhǔn)FDM打印頭的傳導(dǎo)加熱能被更快速和徹底地熔化。

新型3D打印機(jī)的另一個(gè)提高速度的特點(diǎn)是其新的龍門(mén)式設(shè)計(jì)。一個(gè)H形框架由兩個(gè)電機(jī)供電，并連接到一個(gè)夾持了打印頭的運(yùn)動(dòng)臺(tái)上。該系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)速度足以跟上打印頭流速的增加速度。

為了證明新型3D打印機(jī)的強(qiáng)大功能，麻省理工學(xué)院的研究人員打印了幾個(gè)復(fù)雜的零件，每個(gè)零件的打印工作只用了5到10分鐘。這些零件包括微型椅子、麻省理工學(xué)院10號(hào)樓的簡(jiǎn)化模型、眼鏡架、螺旋杯和螺旋錐齒輪。

不幸的是，這臺(tái)機(jī)器還不夠完美。研究人員試圖以更高的速度進(jìn)行3D打印時(shí)，發(fā)現(xiàn)打印層受到如此高的力度和溫度的作用，有時(shí)當(dāng)前層尚未冷卻并硬化就遇到了新一層的涂布。這意味著研究人員不得不想辦法來(lái)主動(dòng)冷卻打印過(guò)的部分，這是他們隨著時(shí)間的推移對(duì)打印機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行細(xì)化所遇到的一個(gè)挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)歸挑戰(zhàn)，麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊(duì)的野心可不小，他們還計(jì)劃嘗試使用高強(qiáng)度聚合物和復(fù)合材料進(jìn)行3D打印，并試圖挑戰(zhàn)大規(guī)模的3D打印。

來(lái)源：3D科學(xué)谷
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