天才想法！弗吉尼亞理工大學(xué)實驗室搭建出可一體化3D打印的操作平臺

導(dǎo)讀：如果有一臺機(jī)器可以從頭開始打印任何車輛怎么辦？不僅是底盤，還有電池、電機(jī)、電路板都能一氣呵成的制造出來？這樣的機(jī)器可能嗎？

2023年2月21日，南極熊獲悉，弗吉尼亞理工大學(xué) (VT)增材制造系統(tǒng)設(shè)計、研究和教育 (DREAMS) 實驗室的一個小組正試圖將上述想法變?yōu)楝F(xiàn)實。該團(tuán)隊最近在《AdditiveManufacturing Letters》上發(fā)表了一篇題為“Hybrid additive roboticworkcell for autonomous fabrication of mechatronic systems - A case study ofdrone fabrication”論文，詳細(xì)介紹了結(jié)合 3D 打印和機(jī)器人裝配的自動化制造操作平臺。這種設(shè)置可以創(chuàng)造任何想象中的機(jī)器人車輛，并且可以完全消除對人為干預(yù)的需要。

相關(guān)論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772369022000676?via%3Dihub

VT 的這個項目在ChristopherWilliams 博士的領(lǐng)導(dǎo)下已經(jīng)醞釀了幾年，直到一群本科生提出想要3D打印一架完成后能夠直接從構(gòu)建板上飛走的無人機(jī)時，這一想法被徹底點(diǎn)燃。雖然3D打印所有的組件被證明是困難的，但該小組回避了這個問題，并問道："有沒有一種方法可以打印出90%的無人機(jī)，然后利用機(jī)器人組裝來整合其余的10%？"答案是什么？當(dāng)然是肯定有的。

威廉姆斯（Williams）教授的實驗室已經(jīng)開發(fā)了許多使這一想法成為現(xiàn)實所需的單個元素，現(xiàn)在，該小組要做的就是把這些碎片組合起來。這不是一件容易的事，本科生們試驗了許多方法，以找到哪種組合最有效。該小組最終選擇了一個機(jī)械臂，它給了他們所需的運(yùn)動自由，并允許他們輕松地從3D打印過渡到組裝，反之亦然。

△團(tuán)隊負(fù)責(zé)人Tadek Kosmal與團(tuán)隊合作，用機(jī)械臂打印出無人機(jī)底盤。 (來源：弗吉尼亞理工大學(xué))

威廉姆斯說。"機(jī)器人手臂的靈活性使我們能夠在打印過程中更換工具，這樣我們就可以在打印過程中把馬達(dá)、電池和電線等外來物體放入物體中。這為我們提供了一條在單個機(jī)器人操作平臺中制造完整的功能性機(jī)電組件的途徑。"

在接下來的幾個月里，學(xué)生們一點(diǎn)一點(diǎn)地調(diào)整他們的操作平臺，直到他們把所有的壞代碼、壞打印和壞裝配從他們的機(jī)器中驅(qū)除。經(jīng)過無數(shù)個小時的調(diào)試，他們終于在2022年4月25日成功地完成了第一次打印和發(fā)射。

DREAMS 團(tuán)隊很快慶祝了他們的金牌，并且已經(jīng)在設(shè)計 2.0 版。 他們的新裝置將嘗試納入更大的機(jī)器人，并將它們同步化為 "機(jī)械芭蕾"。他們希望增加印打印件的尺寸，并盡可能有效地建造它們。

△研究團(tuán)隊的操作平臺2.0版本正在使用一個較大的機(jī)器人來打印無人機(jī)。(來源：弗吉尼亞理工大學(xué))

威廉姆斯說："我認(rèn)為這個項目代表了增材制造的未來�，F(xiàn)在是時候超越在預(yù)制箱中打印靜態(tài)零件的范圍，是時候開始思考如何將3D打印技術(shù)整合到先進(jìn)的制造工作流程中，以實現(xiàn)真正的多功能產(chǎn)品的創(chuàng)造。"

這個操作平臺有很大的潛力，可以立即用于制造火星和地球上的無人駕駛?cè)蝿?wù)的偵察車。時間會告訴我們這個機(jī)器是否會成為增材制造領(lǐng)域的柴可夫斯基，但即使它只是一個阿道夫-亞當(dāng)，它仍然會對3D打印和裝配領(lǐng)域有突破性的意義。

這個項目最初從NASA大學(xué)生研究挑戰(zhàn)賽獲得了7.5萬美元（https://nari.arc.nasa.gov/usrc），隨后又從波音、Braskem、Cube Pilot、KDEDirect、Northrop Grumman、RoboDK、Stäubli和Xoar獲得了額外的4萬美元資金。

△獲獎信息