一种新的,可持续的3D打印机通过消除打印支持减少浪费。

加法制造技术,由南加州大学维特比工程学院的研究人员开发的,设有一个可升降销钉的活动平台。这些小金属管根据需要支撑3d打印物体的层。

该研究由工业与系统工程教授陈勇博士和博士生徐杨领导,已在《科学》杂志上发表加法制造

当打印机一层一层地创建一个对象时,打印站通常会平衡一个对象并确保结构的完整性。然而,打印后必须手动移除支撑,这将导致浪费。

“当你用3D打印复杂形状时,一半的时间都是在制造你需要的部件;另一半时间用来建立支撑。”“所以在这个系统中,我们并没有建立支持。”

研究小组的新原型通过一个驱动平台的单一马达来驱动所有的金属支撑。该平台同时升起了几组金属销钉。

根据产品设计,程序的软件告诉用户他们需要在平台底部添加一系列金属管的位置。这些管的位置,然后决定哪个引脚将上升到定义的高度,以最好地支持3d打印产品,同时也从打印支持产生最少的浪费。

在此过程结束时,可以很容易地拆卸销钉而不损坏物体,并复位到原始位置,以便下一次印刷工作。

该软件系统的图形用户界面(GUI)开发的FFF 3D打印机与可重复使用的金属支持。
该软件系统的图形用户界面(GUI)开发的FFF 3D打印机与可重复使用的金属支持。(图片来源:陈)

该系统特别适合汽车、航空航天和游艇行业的大规模制造——这些行业需要花费一整天的时间用FDM打印机制造大型零件,陈说。

根据南加州大学教授的说法,减少你的支持材料,你就减少了你的时间。

“如果能节省一半,(大规模3D打印)的制造时间可以减少到半天,”陈说。“使用我们的方法可以为这种3d打印带来很多好处。”

在简短的问答中yabovip16.com下面,陈教授将详细介绍可移动的3D打印方法,以及上升和下降的大头针将如何影响设计。

yabovip16.com这个想法是怎么产生的?(我听说灵感来自乐高?)

陈教授勇:这个想法实际上是受到了3D金属别针艺术的启发。我办公室就有一个。这让我想到如何将它用于3D打印。后来,我们想出了一种方法,使用预制管的标准长度与磁性。标准长度的金属管可以预制并提供给用户,类似于一套乐高积木。

yabovip16.com:系统是否自动知道哪个引脚要升起,还是用户决定设计阶段?信息是如何传递到哪个大头针上的,上升到什么高度?是通过书面指令还是某种自动程序?

陈教授勇:是的,我们为可重复使用的金属支架(请看页面顶部的图像)。优化平台上输入的CAD模型的布局。根据计算结果,软件系统将告诉用户从管盒中选取哪根管,插入哪根管脚。所选管的长度将决定相关引脚将上升到多高。

来自南加州大学的陈勇教授
陈竺,南加州大学

yabovip16.com:支撑柱的位置是否对设计和建造造成了限制?

陈教授勇:我不认为这会对设计造成限制。设计师不需要考虑大头针设计。我们的软件将优化布局和相关的引脚设计,因此可重复使用的引脚将节省建筑时间和支持材料。不同位置的唯一区别是它可以节省多少(例如,30% vs. 25%)。最糟糕的情况是没有使用可重复使用的金属引脚,所有的支架都是使用当前的方法3d打印的(即节省0%)。

yabovip16.com:可移动平台上是否有一排引脚,其中一些可以升起?有多少针?间距多少?是否每个产品的引脚的尺寸和间距都要重新设计,特别是如果产品的尺寸不同?不同的材料吗?

陈教授勇:我们的原型的可移动平台是11 × 9.99引脚。每个引脚是12.7毫米x12.7毫米,可以上升到不同的高度。在原型系统建成后,它们的大小和间距是固定的。它们可以重复使用不同的形状和材料。

平台尺寸为140毫米x114毫米。我们可以通过放入更多的大头针使平台尺寸更大。我们也可以减少针之间的间距,有更多的针相同的大小。一个好处是可以使用相同的硬件(即一个线性阶段)。

yabovip16.com:这些金属棒是分开的,还是附着在组件上?

陈教授勇:这些金属棒是彼此分开的。它们通过一根插入的管子(管子底部)或一个磁环(管子顶部)附着在这三张纸上。

yabovip16.com你如何确保大头针不会粘在产品上?

陈教授勇:销钉将附着在3d打印支撑或部件上,当3d打印部件从平台上取出时,销钉将与金属棒分离。之后可将销钉从零件上拆下(请参考本视频的1:30)。

yabovip16.com你还在使用打印支架吗?

陈教授勇:是的,你仍然需要3D打印支持,但数量可以减少。此外,3d打印支架可以短得多,因此3d打印支架的刚度可以提高。

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