解決3D打印震動(dòng) 密西根大學(xué)教授開發(fā)新軟件算法提高3D打印速度

2017-10-25

密西根大學(xué)機(jī)械工程副教授Chinedum Okwudire的智能和可持續(xù)自動(dòng)化研究實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了一種稱為“FBS振動(dòng)補(bǔ)償”的軟件算法，可以有效地提高3D打印速度。

　　盡管在FDM類別中，桌面3D打印選項(xiàng)豐富，但消費(fèi)者級(jí)3D打印確實(shí)有其局限性。速度無疑是其中之一。雖然臺(tái)式機(jī)FDM 3D打印機(jī)今天的打印速度可能比幾年前已經(jīng)快很多了，但仍然有一些緊湊型臺(tái)式3D打印機(jī)的速度受到限制。有趣的是，不僅僅是電機(jī)速度讓桌面3D打印機(jī)落后于其同行業(yè)。因?yàn)殡m然一些桌面標(biāo)準(zhǔn)的硬件理論上可以在非常高的速度下工作，但是難以控制的因素如振動(dòng)使得這些速度在實(shí)踐中無法實(shí)現(xiàn)。

　　這是因?yàn)橄M(fèi)級(jí)3D打印機(jī)采用輕質(zhì)組件制造，這在某些方面有著優(yōu)勢(shì)，如便攜性和成本，但這意味著它們沒有很好的抵抗運(yùn)動(dòng)引起的振動(dòng)能力。這意味著過度的3D打印速度可能會(huì)導(dǎo)致由打印頭周圍振動(dòng)引起的錯(cuò)誤。密西根大學(xué)的Okwudire公司的實(shí)驗(yàn)室正在努力解決這個(gè)問題，通過開發(fā)一種軟件補(bǔ)償技術(shù)來預(yù)測(cè)和減輕震動(dòng)之前發(fā)生的振動(dòng)，從而有效地阻止了源頭的問題。

　　FBS算法減少了表面波紋

　　該技術(shù)被稱為“濾波B樣條(FBS)振動(dòng)補(bǔ)償”，并且使用3D打印機(jī)的動(dòng)力學(xué)的先驗(yàn)知識(shí)來減輕振動(dòng)問題。這樣可以使機(jī)器更快地打印，而不會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤，如表面波紋。“軟件補(bǔ)償不是一種新技術(shù)，但挑戰(zhàn)是如何以有效，強(qiáng)大和多功能的方式使用它，”O(jiān)kwudire解釋說。而FBS算法在實(shí)驗(yàn)中有效地工作，Okwudire和他的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這可能是一種高性價(jià)比的手段，可以從低成本的桌面3D打印機(jī)中取得更好的打印效果。使用軟件補(bǔ)償真是個(gè)好東西是，在某種意義上說，它是免費(fèi)的，“Okwudire說，將聰明的技術(shù)與其他選項(xiàng)進(jìn)行對(duì)比，例如投資于高級(jí)物理組件。實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的一項(xiàng)測(cè)試涉及3D打印國會(huì)大廈建筑模型來測(cè)試有或沒有FBS算法的區(qū)別。　

　　沒有(以上)和(以下)FBS算法的3D打印國會(huì)大廈

　　首先，該模型使用“保守加速度”和60 mm / s的速度打印無FBS - 模擬如何避免振動(dòng)問題，而無需訪問減震算法。這意味著需要3小時(shí)59分鐘的打印時(shí)間。接下來，研究人員試圖打印模型，仍然是60毫米/秒，但加速度水平高出10倍。他們使用和不使用FBS算法執(zhí)行此打印，每個(gè)需要2小時(shí)6分鐘。雖然FBS輔助的打印結(jié)果完美，但不受支持的打印失敗，同時(shí)極端的層次移動(dòng)。研究人員甚至發(fā)現(xiàn)他們可以將加速度推到20倍，而不影響打印質(zhì)量。但是，早期測(cè)試顯示了FBS技術(shù)的巨大希望，密歇根大學(xué)的研究人員希望充分了解振動(dòng)補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟怼Ｋ麄冋f，這樣做會(huì)讓他們進(jìn)一步減輕運(yùn)動(dòng)引起的振動(dòng)，最終幫助他們進(jìn)一步提高3D打印速度。

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