Anonim

Utskrift i gel tar 3D-utskrivningsfri form og gjør det mulig å angre

3D-utskrift

Randall Marsh

30. juli 2013

8 bilder

En seks-akses robotarm gjør det mulig for skriveren å følge 3D vektorbaserte verktøylinjer

Tilleggslagsprosessen av konvensjonelle 3D-skrivere betyr at de vanligvis er begrenset til bunn-opp-fabrikasjon på tre akser. Den Mataerial skriveren klarte å tvinge tyngdekraften ved å bruke et hurtigstivende utskriftsmateriale, men nå har LA-basert NSTRMNT-teamet, ledet av Brian Harms, en mastergradsstudent ved Southern California Institute of Architecture, laget en 3D-utskriftsprosess kalt suspendert disposisjon at kommer rundt tyngdekraften ved å skrive ut gjenstander i en gel. Ikke bare tillater dette friform additiv fabrikasjon på seks akser, det gjør også en "angre " funksjon.

NSTRMNT 3D-skriveren bruker en 6-akses robotarm fra Stäubli Robotics med en peristaltisk pumpe montert på den. Dette injiserer en lettherdet flytende harpiks i en gel som fungerer som en støttestruktur for den trykte gjenstanden. Pumpens strømningshastighet styres av en Arduino, som er koordinert med bevegelsen av roboten for å lage utskrifter. Arduino styrer også pumpens strømningsretning, noe som gir muligheten til å slette deler av den trykte gjenstanden ved å suge i stedet for ekstrudering.

Etter at en utskrift er fullført, blir den flytende harpiksen utsatt for ultrafiolett lys i ett til to minutter, noe som forsterker strukturen. "Vi har også UV-lysdioder montert på pumpen, men i vår erfaring tar de altfor lang tid å kurere harpiksen, " forklarer Harms. Som trykte støttestrukturer på tradisjonelle 3D-trykte objekter, holder gelen harpiksen på plass til den er herdet og klar til fjerning.

"Gelen kan gjenbrukes mange ganger, så lenge det ikke tørker ut, » forteller Harms Gizmag. "Vi har vant til å dekke gelbeholderen når den ikke er i bruk, og vi kan bruke gelen i flere uker. Vi har ikke testet maksimal varighet for gjenbruk, men jeg antar at det kan vare noen måneder. "

For å beregne bevegelsene til robotens ledd, bruker NSTRMNT-skriveren en invers kinematisk løsningsmiddel som Harms utviklet for Grasshopper (3D-modelleringspluggen for Rhino, et 3D CAD-program).

"Vi designer vår geometri, den er omgjort til verktøylinjer, og vi kjører roboten langs disse banene. Men roboten kan styres manuelt ved hjelp av kontrolleren anhenget som følger med hver robot, " Harms forteller Gizmag. Dette gjør det mulig for en bruker å stoppe en driftsutskrift og flytte roboten når pumpen ekstruderer harpiks. "På denne måten er det et slags live tegneverktøy - som en et-skisse i 3D. "

For øyeblikket er NSTRMNTs oppløsning ca 1/16 tomme (ca. 1, 6 mm), men oppløsningen er bare avhengig av diameteren av røret / nålen som brukes til å ekstrudere harpiksen, så mindre nåler vil resultere i bedre oppløsninger.

"Det største problemet vi har er faktisk tendensen for harpiksen til å reise opp den midlertidige tomrommet nålen skaper som den passerer gjennom gel, " sier harms. Dette problemet kan løses ved å øke hastigheten på roboten, men Harms forklarer at dette ville kreve raskere ekstrudering fra pumpen som ville være vanskeligere å koordinere rent.

Det faktum at denne metoden for 3D-utskrift kan jeg justere og manipulere live, gir et nytt grensesnitt for generering av skjema direkte i det fysiske miljøet, i motsetning til å gå fra datamaskin til fabrikasjon.

"Du kan injisere harpiks langs kurvevektorer i tre dimensjoner uten å måtte vente på at modellen din skal genereres i tynne skiver, " sier Harms. Også fordi materialet er UV-herdet og suspendert i flytende form, trenger en designer ikke å forplikte seg til et skjema under en utskrift. Brukere kan endre skjemaer, legge til komponenter, og til og med fortryde biter av utskrift ved å fjerne harpiks via suging eller scooping.

Videoen nedenfor viser NSTRMNT 3D-skriverens suspenderte deponeringsprosess i aksjon.

Kilde: NSTRMNT

Den flytende harpiksen suspenderes i gelen til den er herdet av UV-lys

En peristaltisk pumpe montert på 6-akser roboten, som ekstruderer en lysherdet flytende harpiks

Den suspenderte avsetningsprosessen bruker et gelatinøst medium som en bærestruktur, i stedet for påfølgende lag av utskriftsmateriale

Utskrifter, som disse testene, er herdet med UV-lys i gelen

Strukturer kan 3D-trykt mer fritt, takket være den gelatinøse støttestrukturen

Harms skrev en Inverse Kinematics-løsningsmiddel for Grasshopper for å plotte utskriftene

En seks-akses robotarm gjør det mulig for skriveren å følge 3D vektorbaserte verktøylinjer

Pumpeens retning og strømningshastighet styres av en Arduino, og formen på utskriften er koordinert med robotens bevegelse

Anbefalt Redaksjonens