日本開發(fā)出一個神奇的3D打印系統(tǒng)Functgraph，不僅可以做三明治，還可以疊衣服

來源：3D打印文化博物館

據(jù)悉，日本明治大學(xué)的 Yuto Kuroki 和 Keita Watanabe 開發(fā)出了一個獨特的3D打印系統(tǒng)，它可以打印、組裝和完成各種任務(wù)，比如......做三明治，是可以吃的那種。他們把3D打印技術(shù)玩出了新高度還把這個系統(tǒng)稱之為Functgraph。這個神奇的系統(tǒng)既可以3D打印零件，也可完成特定任務(wù)，除了做三明治外還可以疊衣服、包玩具、裝配汽車等，所需要的就是人們預(yù)設(shè)的程序而已，如果缺少任何零件，即時打印就可以，一起來了解一下這個神奇系統(tǒng)吧：

視頻：神奇的Functgraph系統(tǒng) 來源：Kuroki Yuto

在先前關(guān)于這一主題的論文基礎(chǔ)上，研究人員在2020年4D打印和功能制造論壇上提出他們的概念，將Functgraph描述為一種利用傳統(tǒng)FDM技術(shù)的3D打印機(jī)并實現(xiàn)“自動化個人工廠”的方法。如上面的視頻所示，F(xiàn)unctgraph的運行流程是首先3D打印出執(zhí)行應(yīng)用程序所需要的所有對象。然后使用連接在打印頭上的操作器移動面板上的對象，根據(jù)預(yù)設(shè)的任務(wù)切換打印頭上的操作器并逐步完成組裝所有打印部件和其他預(yù)設(shè)任務(wù)的要求：在視頻中可以看到，F(xiàn)unctgraph系統(tǒng)完成了火腿黃瓜三明治、折疊襯衫、包裝3D打印兔子和組裝玩具汽車。

3D打印系統(tǒng)制作三明治   來源：Kuroki Yuto

折疊衣物 來源：Kuroki Yuto

該系統(tǒng)基于Creality公司的CR-103D打印機(jī)運行，在噴頭一側(cè)增加了裝置，用于安裝和切換3D打印出來的操作器，在機(jī)器側(cè)面有加裝的儲藏器，用于放置暫時不用的操作器。打印機(jī)依賴一個倒鉤來切換操作器，倒鉤通過按壓操作器并將其卡扣到位而連接成功。工具安裝完畢后就可以用來移動面板上的各種3D打印對象并用于完成任務(wù)。操作器的功能包括用于分離支撐、折疊打印部件或移動部件的專用掛鉤。

3D打印定制的操作器以及切換工具 來源：Kuroki Yuto

除了使用可負(fù)擔(dān)、易用的3D打印機(jī)外，作者還需要合適的打印材料和系統(tǒng)設(shè)置：PLA材料、玻璃打印板、60℃的制造板表面溫度、200℃的擠出機(jī)溫度。實現(xiàn)目標(biāo)的關(guān)鍵在于提前設(shè)計，特別是研究人員將支撐結(jié)構(gòu)置于關(guān)鍵點，以最大限度地自動化剝離打印板，同時也使用措施確保材料在打印過程中粘附在打印板上。為了保持適當(dāng)?shù)恼掣叫�，噴頭要比通常情況更接近打印面板。

操作器的安裝和切換  來源：Kuroki Yuto

在某些情況下，例如打印彈簧結(jié)構(gòu)時，需要使用操作器來去除支撐結(jié)構(gòu)。作者在他們的早期論文中指出：“為了解決這個問題，我們設(shè)計了一個易碎的支撐結(jié)構(gòu)和破壞支撐結(jié)構(gòu)的操作器。通過從上到下的推動破壞支撐結(jié)構(gòu)，這是基于3D打印機(jī)能夠在Z軸方向傳遞較大力量并且在運行期間對象在X、Y方向的受力較小而實現(xiàn)的。此操作器即厚且長。我們在設(shè)計支撐結(jié)構(gòu)時呈現(xiàn)45度的斜坡形式。理想情況下，通過應(yīng)力模擬和反復(fù)試驗，可以實現(xiàn)近乎理想的去除效果，這些都是為了最大地實現(xiàn)自動化。

第一作者Kuroki Yuto解釋了這個項目的動機(jī)，他說：“通過這些應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的試生產(chǎn)，我們認(rèn)為Functgraph的優(yōu)勢在于‘用戶無需干預(yù)就可以獲得實現(xiàn)復(fù)雜目標(biāo)的能力’。正如我前面提到的，不需要專業(yè)技術(shù)、專用機(jī)器和人手，而用戶只需下載應(yīng)用程序并在3D打印機(jī)上執(zhí)行，就可以實現(xiàn)自己的要求。我們認(rèn)為這是個人工廠自動化（個人制造+工廠自動化）。有了Functgraph，3D打印機(jī)能面向未來的更多可能性，成為一個執(zhí)行智能手機(jī)程序、在現(xiàn)實世界中提供自動化制造能力的新平臺�！�

通過3D打印的多個小兔子模型，被自動地放入包裝中，研究團(tuán)隊展示了個體自動化制造的可能性。他們認(rèn)為，全彩打印可以做出更好玩的對象以及更有趣的包裝。

把3D打印兔子裝入包裝盒 來源：Kuroki Yuto

Kuroki Yuto還有個更大的想法：在月球上3D打印出汽車。雖說是個有趣的腦洞，不過從這個想法出發(fā)我們可以思考很多挑戰(zhàn)：假設(shè)你把一臺安裝了汽車制造程序的3D打印機(jī)送到一個像月球這樣的貧瘠之地，憑借材料和程序，它就可以生產(chǎn)并組裝所需要的對象，比如一輛車。未來即使你在月球上的車壞了，如果基地有這樣的3D打印機(jī)，即使沒有專業(yè)知識和幫手，你也可以獲得一輛新車。

打印并自動裝配好的月球車 來源：Kuroki Yuto

對于探索太空中3D打印的可能性來說，這無疑是一個有創(chuàng)意的想法。至于回到我們的日常生活，這種自動化所消耗的能源和材料是否能彌補(bǔ)用戶節(jié)省的時間和資源？或許，還有更多需要考慮的：這些材料是否可以生物降解或可重復(fù)使用？是否依靠自己獲取能源？無論如何，當(dāng)我們正在自己疊衣服的時候，研究團(tuán)隊正在為個人自動化的前景探索道路。

原文：Michael Molitch-Hou | 3DPrint.com