MIT團隊開發(fā)的FDM 3D打印機將打印速度提高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，其最大的特點是可以實現(xiàn)他們所謂的Fast FFF（快速熔絲制造），速度可以是當(dāng)前FDM 3D打印機的10倍。

桌面3D打印機非常適合按需創(chuàng)建高質(zhì)量和復(fù)雜的零件，但它們最大的弱點始終是速度慢。它們一次只能打印一個對象，一次只打印一個薄層。 限制FDM / FFF 3D打印機速度的主要因素有四個：當(dāng)線材被推入噴嘴時施加到線材​​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)域周圍移動的速度；以及材料在擠出后固化的速率，因為它需要支撐下一層。

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

Go和Hart決定將線材穿過一個帶螺紋的螺母，并用螺紋螺母來驅(qū)動耗材;當(dāng)螺母通過電動機（通過皮帶）轉(zhuǎn)動時，線材下降。當(dāng)螺母轉(zhuǎn)動時，防扭輥可防止細絲扭曲。這種擠壓方法不僅比典型的驅(qū)動齒輪裝置更快，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)線材穿過腔室時，激光在內(nèi)部反彈并在線材通過傳統(tǒng)加熱塊之前預(yù)熱線材。

最后，Go和Hart設(shè)計了一種伺服驅(qū)動的平行龍門系統(tǒng)，可以快速準確地移動打印頭，幾乎沒有間隙，大多數(shù)臺式3D打印機在打印速度過快時會出現(xiàn)抖動或波動。 在這里，速度主要是通過使用重型機架和強大的電機而不是新穎的解決方案來實現(xiàn)的。

新的打印機在速度測試中吸引了競爭對手，其中包括價值10萬美元的商用3D打印機。研究團隊制造的3D打印機售價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，每小時可生產(chǎn)127立方厘米。打印質(zhì)量可能更好，可能通過調(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行3D打印的技術(shù)。纖維素價格便宜，可再生，并且具有理想的機械性能，但是由于纖維素在加熱時易于分解，因此用纖維素進行3D打印已證明是困難的。通過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，這種染料對細菌的抵抗力提高了95％。

編譯自：3ders