密歇根大學(xué)開(kāi)發(fā)一種可將現(xiàn)有機(jī)械3D打印速度提高一倍的軟件FBS

南極熊導(dǎo)讀，3D打印過(guò)程中的振動(dòng)會(huì)減慢構(gòu)建過(guò)程或使零件變形，但新軟件可以使制造商在不犧牲精度的情況下保持速度或者更快。

2022年5月18日，南極熊獲悉，密歇根大學(xué)（University of Michigan）發(fā)明了一款可以大幅提高3D打印速度的軟件，現(xiàn)由Ulendo公司開(kāi)發(fā)推廣，已在北美最大的增材制造會(huì)議RAPID+TCT上推出。

△由密歇根大學(xué)發(fā)明，Ulendo公司開(kāi)發(fā)3D打印算法速度加倍軟件，實(shí)現(xiàn)成本效率提升視頻，視頻來(lái)自密歇根大學(xué)

該軟件本質(zhì)上充當(dāng)打印機(jī)在打印時(shí)，充當(dāng)震動(dòng)補(bǔ)償轉(zhuǎn)換器。它適用于以機(jī)械方式移動(dòng)的絕大部分打印機(jī)。

FBS 3D打印補(bǔ)償軟件
“如果你想減少移動(dòng)物體的振動(dòng)，人們通常會(huì)選擇放慢速度來(lái)做到這一點(diǎn)。但由于3D打印在放緩后可能會(huì)產(chǎn)生其它不必要的問(wèn)題，” UM機(jī)械工程副教授兼Ulendo創(chuàng)始人Chinedum Okwudire說(shuō)�！拔覀兊慕鉀Q方案可讓您在不犧牲質(zhì)量的情況下快速打印�！�

通過(guò)他們的軟件，打印機(jī)可以在不消耗更多能源的情況下將速度提高一倍，同時(shí)還存在降低打印部件成本的可能。

FBS（Filtered B Splines）是該軟件的名稱。該技術(shù)名稱指的是Okwudire團(tuán)隊(duì)將3D打印機(jī)振動(dòng)轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)函數(shù)并進(jìn)行修正補(bǔ)償。

△密歇根大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生在2017年展示了FBS軟件的早期版本。圖片來(lái)自Evan Dougherty, Michigan Engineering

實(shí)現(xiàn)快人一步的技術(shù)
“假設(shè)你想讓3D打印機(jī)直線運(yùn)動(dòng)，但由于振動(dòng)，運(yùn)動(dòng)會(huì)使打印頭向上運(yùn)動(dòng)。FBS算法通過(guò)告訴機(jī)器沿著一條向下路徑來(lái)修正機(jī)器運(yùn)動(dòng)軌跡”O(jiān)kwudire說(shuō)。

早些時(shí)候，該教授在進(jìn)行工業(yè)化3D打印時(shí)，就遇過(guò)高速震動(dòng)所帶來(lái)的問(wèn)題，當(dāng)時(shí)使用的是一臺(tái)高精度銑床設(shè)備，因?yàn)闊o(wú)法采用加固機(jī)器或其它方式來(lái)防止振動(dòng)，因此他們不得不放慢速度。

直到Okwudire于2011年在UM擔(dān)任教授以后，他們的團(tuán)隊(duì)開(kāi)始設(shè)計(jì)可以克服機(jī)器振動(dòng)的軟件。然后在2017年，來(lái)自該實(shí)驗(yàn)室的一名機(jī)械工程研究生，在3D打印機(jī)上將軟件功能實(shí)現(xiàn)。

△從圖中三種打印對(duì)比清晰可見(jiàn)，無(wú)論是時(shí)間成本還是打印質(zhì)量，使用FBS修正軟件和沒(méi)有的區(qū)別（右下為有軟件修正的打印過(guò)程）。圖片來(lái)自密歇根大學(xué)

“當(dāng)我第一次聽(tīng)說(shuō)這項(xiàng)技術(shù)可以讓3D打印機(jī)以2倍的速度和10倍的加速度運(yùn)行時(shí)，所有3D打印同行的反應(yīng)和我一樣令人瞠目結(jié)舌，”Ulendo首席執(zhí)行官Brenda Jones說(shuō)。

更多的軟件技術(shù)
Okwudire和他的團(tuán)隊(duì)將致力于算法開(kāi)發(fā)擴(kuò)展到其他類(lèi)型的機(jī)器，包括機(jī)器人、機(jī)床和更多類(lèi)型的3D打印機(jī)。在RAPID + TCT上，他還展示他實(shí)驗(yàn)室的最新技術(shù)SmartScan。該軟件智能地移動(dòng)激光束，以防止通過(guò)粉末床融合打印的零件因熱量積聚而發(fā)生翹曲，這種技術(shù)將粉末熔化成3D打印零件。

這款名為SmartScan的軟件，根據(jù)他們的數(shù)據(jù)反饋，顯示熱量分布提高了41%，變形減少了47%。此外，它還可能通過(guò)兩種方式加快生產(chǎn)過(guò)程：最大限度地減少打印機(jī)冷卻時(shí)間，以及減少打印后的缺陷處理。

△該團(tuán)隊(duì)還使用激光在兩塊不銹鋼板上打印相同的圖案進(jìn)行測(cè)試，第一版他們使用SmartScan，第二版采用無(wú)軟件輔助。與其他技術(shù)相比，SmartScan打印件在打標(biāo)過(guò)程中的翹曲程度始終較低，并且熱量分布更加一致。

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