麻省理工學(xué)院開發(fā)出10倍速的臺式FDM 3D打印機

麻省理工學(xué)院的工程師開發(fā)出一種激光輔助的熔融沉積3D打印機，打印速度比普通臺式機快10倍。具體來說，新的3D打印機采用了不尋常的打印頭，并通過激光和新型螺旋機構(gòu)來調(diào)節(jié)溫度和增加流速。激光器是許多3D打印機的常見組件，包括光固化技術(shù)，選擇性激光熔化和選擇性激光燒結(jié)技術(shù)都以激光為核心技術(shù)之一。

但是在最常見的臺式3D打印機中，尤其是熔融沉積成型3D打印機，通常不會使用激光，而通過在打印頭“熱端”的加熱作用來熔化塑料。麻省理工學(xué)院的研究人員開發(fā)出的激光輔助加熱以及帶螺桿機構(gòu)的打印頭，起到了提高物料流量的作用。螺旋機構(gòu)以更高的力量輸送塑料長絲，而激光則快速加熱并熔化材料。

速度提高十倍，這值得重新審視桌面級3D打印設(shè)備的商業(yè)價值，這種新型打印頭可以使熔融沉積成型3D打印技術(shù)成為一種更可行的生產(chǎn)技術(shù)，而不是僅用于原型制作的工具。

這意味著原來需要一個小時的打印工作可以縮短到五到十分鐘，那么像一些備品備件就更容易快速的被生產(chǎn)出來了，包括維修技術(shù)人員這些技術(shù)工人，他們可以在工作中使用這樣的3D打印機，在診斷問題后快速打印新的備件。

這種新的3D打印機的設(shè)計初衷就是為了克服與熔融沉積成型3D打印有關(guān)的三個問題：打印速度慢、擠出力低、傳熱慢。鑒于麻省理工的科研人員對這三個變量限制的理解，他們開始針對性的改善系統(tǒng)的性能。通過特殊的螺旋機構(gòu)取代了FDM打印頭所使用的標(biāo)準(zhǔn)“搓紙輪”式的送料機構(gòu)。

這種新的螺旋機構(gòu)不僅增加對長絲的抓握力，并允許打印頭以更高的速度將長絲送入。另一方面，激光器用于在3D打印塑料長絲在通過噴嘴之前對其進(jìn)行加熱和熔化。激光確保了塑料長絲比使用標(biāo)準(zhǔn)FDM打印頭的傳導(dǎo)加熱能被更快速和徹底地熔化。

新型3D打印機的另一個提高速度的特點是其新的龍門式設(shè)計。一個H形框架由兩個電機供電，并連接到一個夾持了打印頭的運動臺上。該系統(tǒng)的運動速度足以跟上打印頭流速的增加速度。

為了證明新型3D打印機的強大功能，麻省理工學(xué)院的研究人員打印了幾個復(fù)雜的零件，每個零件的打印工作只用了5到10分鐘。這些零件包括微型椅子、麻省理工學(xué)院10號樓的簡化模型、眼鏡架、螺旋杯和螺旋錐齒輪。

不幸的是，這臺機器還不夠完美。研究人員試圖以更高的速度進(jìn)行3D打印時，發(fā)現(xiàn)打印層受到如此高的力度和溫度的作用，有時當(dāng)前層尚未冷卻并硬化就遇到了新一層的涂布。這意味著研究人員不得不想辦法來主動冷卻打印過的部分，這是他們隨著時間的推移對打印機的穩(wěn)定性進(jìn)行細(xì)化所遇到的一個挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)歸挑戰(zhàn)，麻省理工學(xué)院的團隊的野心可不小，他們還計劃嘗試使用高強度聚合物和復(fù)合材料進(jìn)行3D打印，并試圖挑戰(zhàn)大規(guī)模的3D打印。

來源：3D科學(xué)谷
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