MIT團(tuán)隊(duì)開發(fā)的FDM 3D打印機(jī)將打印速度提高10倍

2018年12月10日，南極熊從外媒獲悉,，麻省理工學(xué)院（MIT）的Jamison Go和John Hart教授開發(fā)了一款新的3D打印打印機(jī)，其最大的特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)他們所謂的Fast FFF（快速熔絲制造）,，速度可以是當(dāng)前FDM 3D打印機(jī)的10倍,。

桌面3D打印機(jī)非常適合按需創(chuàng)建高質(zhì)量和復(fù)雜的零件，但它們最大的弱點(diǎn)始終是速度慢,。它們一次只能打印一個(gè)對(duì)象,，一次只打印一個(gè)薄層。限制FDM / FFF 3D打印機(jī)速度的主要因素有四個(gè)：當(dāng)線材被推入噴嘴時(shí)施加到線材上的力量,；熱量傳遞到線材的速度有多快,；打印頭在構(gòu)建區(qū)域周圍移動(dòng)的速度；以及材料在擠出后固化的速率,，因?yàn)樗枰蜗乱粚印?/font>

他們像大多數(shù)其他開發(fā)商一樣,，通過(guò)向打印完成的模型吹空氣來(lái)解決固化問(wèn)題。剩下的障礙需要更多的創(chuàng)造力,。當(dāng)推動(dòng)線材時(shí),，通常通過(guò)在驅(qū)動(dòng)齒輪和惰輪之間運(yùn)行來(lái)完成;在驅(qū)動(dòng)齒輪上施加張力，當(dāng)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),，齒輪咬入線材并將其向下推動(dòng),。如果線材上的張力太大，驅(qū)動(dòng)齒輪會(huì)進(jìn)入線材并在塑料堆積之前最終失去抓地力,，而張力太小又會(huì)導(dǎo)致擠出時(shí)的滑動(dòng)和間隙,。

Go和Hart決定將線材穿過(guò)一個(gè)帶螺紋的螺母，并用螺紋螺母來(lái)驅(qū)動(dòng)耗材;當(dāng)螺母通過(guò)電動(dòng)機(jī)（通過(guò)皮帶）轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),，線材下降,。當(dāng)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，防扭輥可防止細(xì)絲扭曲。這種擠壓方法不僅比典型的驅(qū)動(dòng)齒輪裝置更快,，而且更精確,。

用激光解決了加熱線材的速度問(wèn)題，足以使線材完全熔化,。石英腔內(nèi)襯有反射器,，當(dāng)線材穿過(guò)腔室時(shí)，激光在內(nèi)部反彈并在線材通過(guò)傳統(tǒng)加熱塊之前預(yù)熱線材,。

最后,，Go和Hart設(shè)計(jì)了一種伺服驅(qū)動(dòng)的平行龍門系統(tǒng)，可以快速準(zhǔn)確地移動(dòng)打印頭,，幾乎沒有間隙,，大多數(shù)臺(tái)式3D打印機(jī)在打印速度過(guò)快時(shí)會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)或波動(dòng)。在這里,，速度主要是通過(guò)使用重型機(jī)架和強(qiáng)大的電機(jī)而不是新穎的解決方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的,。

新的打印機(jī)在速度測(cè)試中吸引了競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，其中包括價(jià)值10萬(wàn)美元的商用3D打印機(jī),。研究團(tuán)隊(duì)制造的3D打印機(jī)售價(jià)15,000美元,，因此不太可能很快上市。這種擠出方法快7到10倍,，每小時(shí)可生產(chǎn)127立方厘米,。打印質(zhì)量可能更好，可能通過(guò)調(diào)整縮回和路徑設(shè)置得到改善,，但考慮到3D打印的速度,，質(zhì)量仍然非常好。

Hart還與劍橋大學(xué)的講師Sebastian Pattinson合作,，展示了一種用纖維素進(jìn)行3D打印的技術(shù),。纖維素價(jià)格便宜，可再生,，并且具有理想的機(jī)械性能,，但是由于纖維素在加熱時(shí)易于分解，因此用纖維素進(jìn)行3D打印已證明是困難的,。通過(guò)用醋酸鹽處理纖維素,，它們可以將其溶解在丙酮中并用3D打印機(jī)成功擠出。丙酮蒸發(fā)（并被捕獲）,，僅留下醋酸纖維素,。最后用氫氧化鈉浴除去乙酸酯，結(jié)果是纖維素部分,。二人3D打印了一套醫(yī)用鑷子,，甚至還用一種抗菌染料注入3D打印件,，這種染料對(duì)細(xì)菌的抵抗力提高了95％。