TUM研究人員發(fā)布開源金屬3D打印機(jī)ReAM250，推動(dòng)LPBF技術(shù)并削減研發(fā)成本

2024年12月6日，南極熊獲悉，慕尼黑工業(yè)大學(xué)（TUM）機(jī)床與工業(yè)管理研究所的研究人員宣布已成功開發(fā)出一種新型開源金屬3D打印機(jī)ReAM250。該設(shè)備采用激光粉末床熔合（LPBF）技術(shù)，旨在降低研發(fā)成本，并簡(jiǎn)化金屬增材制造工藝的監(jiān)控和控制開發(fā)。

△開源金屬3D打印機(jī)ReAM250

目前，這款設(shè)備的構(gòu)建和操作3D打印機(jī)所需的軟件、CAD文件、電路圖、IO列表和詳細(xì)文檔都已開源。3D設(shè)計(jì)軟件公司Autodesk和激光束偏轉(zhuǎn)技術(shù)開發(fā)商RAYLASE也參與了這個(gè)項(xiàng)目，分別提供開源軟件和關(guān)鍵的激光束偏轉(zhuǎn)硬件，支持金屬LPBF系統(tǒng)的構(gòu)建。

值得注意的是，這款開源金屬3D打印系統(tǒng)的設(shè)計(jì)允許用戶輕松集成各類傳感器，并通過開源軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)3D打印過程的完全控制。所有資源都遵循寬松的BSD許可，鼓勵(lì)工業(yè)界進(jìn)行再利用，甚至可以用于商業(yè)開發(fā)。

ReAM250系統(tǒng)的開發(fā)由TUM增材制造系研究助理David Wenzler領(lǐng)導(dǎo)。Procedia CIRP期刊上發(fā)表了關(guān)于這款金屬3D打印機(jī)的基礎(chǔ)研究和詳細(xì)規(guī)格。

△研究題目為“reAM250——使用激光束進(jìn)行金屬粉末床熔合過程監(jiān)控和控制的開源研究平臺(tái)”（傳送門）

如何構(gòu)建自己的LPBF 3D打印機(jī)

TUM團(tuán)隊(duì)指出，工業(yè)LPBF（激光粉末床熔合）3D打印機(jī)的普及受到了零件可重復(fù)性和高昂質(zhì)量保證成本的阻礙。為了克服這些挑戰(zhàn)，必須深入研究3D打印過程的監(jiān)控和控制。

然而，商用LPBF 3D打印機(jī)以及配套軟件的高昂成本使得許多機(jī)構(gòu)不得不自行構(gòu)建系統(tǒng)。新入行的研究人員常常因?yàn)閷?shí)施過程的復(fù)雜性和高昂成本而感到望而卻步，而缺乏標(biāo)準(zhǔn)化則進(jìn)一步阻礙了研究結(jié)果的可轉(zhuǎn)移性。

△ReAM250 3D打印機(jī)的關(guān)鍵組件

為了解決這些問題，TUM著手開發(fā)了一個(gè)易于適應(yīng)、可自制的開源平臺(tái)，用于LPBF 3D打印研究。由此產(chǎn)生的reAM250 3D打印機(jī)具有高度的模塊化，便于集成和適應(yīng)過程監(jiān)控系統(tǒng)。這款3D打印機(jī)的模塊化構(gòu)建室和z軸提供了250毫米 x 250毫米 x 250毫米的構(gòu)建體積。此外，保護(hù)氣體流動(dòng)系統(tǒng)和真空泵允許用戶創(chuàng)建定制的工藝環(huán)境。非接觸式粉末重涂器可以防止與3D打印機(jī)部件發(fā)生碰撞，同時(shí)支持集成傳感器以進(jìn)行軸內(nèi)外工藝監(jiān)控。

△ReAM250的開源文件可通過GitHub頁面獲取（傳送門）

Autodesk的開源軟件

在軟件方面，reAM250 3D打印機(jī)由Autodesk Machine Control Framework (AMCF)進(jìn)行控制。該開源軟件可在reAM250的GitHub頁面上免費(fèi)下載，并支持用戶集成第三方硬件，從而促進(jìn)3D打印機(jī)的開放式架構(gòu)兼容性。

△RAYLASE的AM-MODULE-III（左）和SP-ICE 3掃描控制卡

AMCF通過小型控制系統(tǒng)管理3D打印過程，并與硬件進(jìn)行通信。這些小型系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理特定的硬件組件，包括可編程邏輯控制器 (PLC)、掃描控制卡和傳感器。此外，還提供基于B&R 工業(yè)自動(dòng)化Automation Studio的專用PLC軟件，用于連接并操作3D打印機(jī)內(nèi)的所有執(zhí)行器和傳感器。

△Autodesk Fusion中的ReAM250 CAD文件

Autodesk的專有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、刀具路徑和CAM平臺(tái)與reAM250兼容，產(chǎn)品涵蓋從CAD內(nèi)設(shè)計(jì)、參數(shù)化支撐結(jié)構(gòu)生成、切片、刀具路徑處理、預(yù)測(cè)性金屬工藝模擬到功率優(yōu)化的全過程。

reAM250的開源AMCF軟件堆棧能夠?qū)�Autodesk生態(tài)系統(tǒng)（包括Autodesk Netfabb和 Autodesk Fusion）與RAYLASE掃描控制器API連接起來。它將流程設(shè)置從設(shè)計(jì)軟件 (CAD) 傳輸?shù)綊呙杩刂破骺�及其連接的激光偏轉(zhuǎn)單元，符合3MF開放行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保數(shù)據(jù)傳輸順暢且無損失。

在金屬增材制造領(lǐng)域，開源思維盡管相對(duì)較新，卻已經(jīng)開始激發(fā)創(chuàng)新與協(xié)作的新浪潮。該項(xiàng)目的推出將有助于推動(dòng)金屬3D打印技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和創(chuàng)新，同時(shí)降低相關(guān)研究和應(yīng)用的門檻，使更多研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)能夠參與到金屬增材制造技術(shù)的研究和應(yīng)用中來。

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