密歇根大學(xué)開發(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打印過程中的振動會減慢構(gòu)建過程或使零件變形，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公司開發(fā)推廣，已在北美最大的增材制造會議RAPID+TCT上推出。

△由密歇根大學(xué)發(fā)明，Ulendo公司開發(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，充當(dāng)震動補(bǔ)償轉(zhuǎn)換器。它適用于以機(jī)械方式移動的絕大部分打印機(jī)。

FBS 3D打印補(bǔ)償軟件
“如果你想減少移動物體的振動，人們通常會選擇放慢速度來做到這一點(diǎn)。但由于3D打印在放緩后可能會產(chǎn)生其它不必要的問題，” UM機(jī)械工程副教授兼Ulendo創(chuàng)始人Chinedum Okwudire說?！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，但由于振動，運(yùn)動會使打印頭向上運(yùn)動。FBS算法通過告訴機(jī)器沿著一條向下路徑來修正機(jī)器運(yùn)動軌跡”O(jiān)kwudire說。

早些時候，該教授在進(jìn)行工業(yè)化3D打印時，就遇過高速震動所帶來的問題，當(dāng)時使用的是一臺高精度銑床設(shè)備，因?yàn)闊o法采用加固機(jī)器或其它方式來防止振動，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)開始設(shè)計(jì)可以克服機(jī)器振動的軟件。然后在2017年，來自該實(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)。

△從圖中三種打印對比清晰可見，無論是時間成本還是打印質(zhì)量，使用FBS修正軟件和沒有的區(qū)別（右下為有軟件修正的打印過程）。圖片來自密歇根大學(xué)

“當(dāng)我第一次聽說這項(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，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。

更多的軟件技術(shù)
Okwudire和他的團(tuán)隊(duì)將致力于算法開發(fā)擴(kuò)展到其他類型的機(jī)器，包括機(jī)器人、機(jī)床和更多類型的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。該軟件智能地移動激光束，以防止通過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，它還可能通過兩種方式加快生產(chǎn)過程：最大限度地減少打印機(jī)冷卻時間，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)行測試，第一版他們使用SmartScan，第二版采用無軟件輔助。與其他技術(shù)相比，SmartScan打印件在打標(biāo)過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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