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麻省理工开发了一种新型FDM 3D打印机,可以自动为未知材料创建参数

频道:3D打印机 日期: 浏览:

导读:大多数3D打印机上都可以找到批量生产的聚合物的材料预设。然而,可持续和回收材料的3D打印参数需要手动调整。这种反复试验的过程可能令人沮丧且耗时,限制了环保长丝材料的采用。

△麻省理工研究人员开发的3D打印机,可以为未知材料自动生成参数


     2024年4月17日,来自麻省理工学院比特和原子中心(CBA)、美国国家标准与技术研究所(NIST)和希腊国家科学研究中心(Demokritos)的专家正在努力改变这一现状。该团队研发了一款新型FDM 3D打印机,该打印机能够根据用户所需的输出,自行确定最佳的打印参数,从而减少了用户需要手动调整参数的工作量。


根据该团队的研究论文,这种新的方法可以增加可持续材料的使用,从而减少对难以回收的化石燃料聚合物的依赖,有利于环境保护和可持续发展。

该研究的作者Neil Gershenfeld解释说:“在这篇论文中,我们展示了一种方法,可以采用所有这些有趣的材料,这些材料以生物为基础,由各种可持续来源制成,并表明打印机可以自己找出如何打印这些材料。我们的目标是让3D打印更加可持续。”

△研究人员改造了带有附加传感器的挤出机


自动生成材料参数

使用可再生和回收材料进行3D打印是一项具有挑战性的工作。由于材料特性的不同,没有两种材料是相同的。例如,生物基聚合物可以根据季节的不同采用不同的植物混合物,这就给确定使用何种3D打印参数带来了问题。

研究人员的新方法通过自动识别先前未知材料的最佳参数,克服了这些难题。为此,研究小组采用了麻省理工学院实验室的一台3D打印机,并在挤出机上添加了三个传感器。称重传感器用于测量施加在长丝上的压力,而进给速率传感器则跟踪长丝厚度和材料推入3D打印机热端的速率。

针对每种材料进行了20分钟的测试,旨在记录不同流速下的多个温度和压力读数。

在测试过程中,研究小组将3D打印机的喷嘴温度设置为290℃,这是其可能达到的最高温度。材料以固定的速度挤出。然后关闭加热器,继续将长丝推入热端。

△研究团队对这种自动选择打印参数的方法的评估中,通过将测试打印机的热端配置与仪表化挤出机的热端配置相匹配,并通过现成的切片器运行提取的参数,在测试打印上部署功能拟合和测试数据


研究小组将他们收集到的数据输入到一个特定的数学函数中,这个函数会根据输入的数据自动生成最适合的参数。这些参数随后被输入到3D打印切片软件中,以便对材料进行最佳效果的3D打印。

该团队试验了六种不同的材料,其中许多是生物基材料。他们的方法能自动生成参数,从而成功制造出复杂的物体。

圣地亚哥大学行政与经济学院副教授Alysia Garmulewicz解释道:“这种方法为使用这些复杂材料进行3D打印提供了一种新的途径,克服了这些材料的不确定性和变化性,从而打开了新的发展空间。”

展望未来,麻省理工学院领导的团队计划将其流程直接连接到3D打印软件,从而无需手动输入参数。


关键词:FDM 3D打印机

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