太高阶!同济大学研发团推空间6D打印设备

2015-02-04 11:32 来源:pconline 原创 作者:佚名 责任编辑:sunziyi

  【PConline 资讯】在去年7月份举办的“数字未来”暑期设计工作营上,由同济大学学生创建的六轴机器人与3D打印机结合的打印装置成为一大亮点,旨在清除设计与制造之间的屏障,以便建筑师能快速、准确地实现他们的设计。研究团队称其为6D打印,其中6D则指的是KUKA机器人的六个轴。

  我们说,传统的3D打印方式是依照水平切片打印,然后叠合形成整体模型,此过程只能反映出模型的成型状态,而不能反映结构的自然生长与结构逻辑。该项目则是从仿生学的角度出发,模仿蜘蛛吐丝织网原理,即由一点开始,沿着结构路径生长出复杂空间的自然建构逻辑。

  

  与此同时,研究团队还对传统的打印设备进行了优化,利用KUKA机器臂作为打印头,可在空间中沿不同路径打印曲线。其中,打印工具头采用了灵活可变的机械设计,共4个打印喷头,其中3个喷头可以有规律地一张一合,从而改变打印过程中线材定型时的截面形状,形成与蛛丝类似的具有结构强度的线材。

  那么,6D打印装置如何工作呢?其主要由kuka机器人以及3D打印喷头构成,在六轴机器人按模型中的路径移动的同时,3D打印喷头进行打印,最终形成空间曲面。位于机器手臂末端的工具头,包含4个打印喷头,其中3个为活动喷头,由附加的电路以及机械装置控制,可在两个状态间隙摆动,沿着打印路径,固定的喷头可以完全拟合模型曲线,3个活动喷头则可以一张一合,形成特殊的截面形状打印摆动曲线,增强模型的结构强度。

  打印前,要将机器人、工作头以及锚固平面处于精确的校准位置,而最外层的铝型材框架正好保证了这一点, 令整套装置更加具有系统性和完整性。


工作框架

  整套3D打印系统由独立的电路控制,包含供应装置、挤压运送装置、加热装置、速度/温度控制装置以及操作面板。此外,由于打印头工作时会产生大量的热量,为使打印线材即时凝固,装置还设计了冷却系统,用空气压缩机将气流持续大量的吹向打印喷头前端,使受热融化的ABS线材冷却定型。

  KUKA六轴机器人承载3D打印喷头,可根据模型结构按照合理的路径进行3D打印,KUKA的运动则由线下编程完成,从而令空间6D打印与通用建模软件完美对接。

  最后,我们再来看看6D打印装置的打印喷头。介于特殊路径的3D打印对耗材结构性要求颇高,机器臂前端的3D打印喷头经过了特殊处理,即3个活动喷头和1个固定喷头,可打印类似蛛丝的微观结构,打印成型的材料也可即时定型。

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