研究

科学家将低成本的FDM 3D打印机转换为“一体化”生产线,称为功能线

一个研究人员团队明治大学,东京已定制低成本的FDM 3D打印机,以创建“一体化”制造机器人。

该功能称为它的功能可以自动打印和附加自定义工具头以改变其活动功能。这款授予用户抓取,旋转和打破3D印刷对象的能力,以便在单个打印作业中组装更复杂的机械系统。为了展示自定义机器人的能力,该团队已经用作三明治制造商,T恤文件夹,端到端玩具车装配线等。

Meiji Team写道,“我们将使用3D打印机头作为3轴机器人机械手的新方法引入了新的制造和使用,例如分别打印零件,打破支撑材料,并在构建板上致动印刷物体。”

该团队使用该按钮作为微型玩具汽车装配设施。照片通过明治大学。
该团队使用该功能作为微型玩具汽车装配设施。照片通过明治大学。

消除人类干预

正如现代FDM系统的先进,端到端的3D打印工作流程仍然是一个高度手动。一旦3D打印阶段完成,后处理往往需要人员技术人员从构建板上移除部件,除去所有支撑结构,并将部件集成到组件中,如果是组件,则将部件集成到组件中。这是Meiji团队试图跳起功能跳跃的障碍。

为了将项目踢掉,研究人员首先设计和3D印刷了两个自定义工具头切换器 - 用于附加最终效果和一个用于分离它们的操作。这些切换器设计成直接集成到市售的Creality CR-10 3D打印机中,并用非常简单的夹子/夹式机构操作。

该功算仪具有两个末端执行器切换器,用于安装和分离定制工具头。照片通过明治大学。
该功能缩版具有两个末端执行器切换器,用于连接和分离自定义工具头。照片通过明治大学。

使用终端效应器切换器到位,团队开发了一种自定义GCODE生成程序,涉及三个主要操作:打印必要的组件和最终效果,拾取最终效果,并将最终效应器应用于打印组件。

这在下面的示例中证明了这一点,其中研究人员使用该功能从头打印和组装整个锥齿轮系​​统。首先,将各个齿轮平面打印并在构建板上未组装,以及组装它们的末端执行器(钩)。然后将打印头从床中剥离钩子,并用它用来将每个档位折叠到最终的机械组件中 - 所有档位都带有一个GCODE文件。

打印齿轮和末端效应器,拾取末端执行器,并将齿轮折叠到组件中。照片通过明治大学。
打印齿轮和末端效应器,拾取末端执行器,并将齿轮折叠到组件中。照片通过明治大学。

结合四个关键的先进制造技术

当然,印刷钩子和折叠组件最终将耗尽其用例,因此该团队开发了四个关键的制造运动,可以互相使用,以便更高级项目。折叠是其中中的第一个,可用于使用印刷铰链和球和套管搭扣机制捕捉组件。

第二个关键操作是致动的,这是基于旋转的运动。用小规模的咖啡碾,可以用来磨削咖啡豆并执行其他圆形运动。

用3D印刷咖啡厂展示致动。照片通过明治大学。
用3D印刷咖啡厂展示致动。照片通过明治大学。

断裂支撑结构是第三个关键运动,它使用户通过利用打印机的Z轴电动机和作为矛的杆状末端执行器来使用户通过支撑件释放它们的印刷部件。

最后但并非最不重要的是,该功能图还具有滑动操作。滑动可能是最重要的运动,因为它允许用户将物体彼此滑动以产生组件或甚至使用刀片末端执行器对食物进行切割动作。通过智能地使用这四种操作的组合,该功能可以作为整个创意应用的适应性制造机器人。

3D将工作的三明治制作设施直接打印到单刻的构建板上。照片通过明治大学。
3D将工作的三明治制造设施直接打印到功能的铸造板上。照片通过明治大学。

该项目的进一步详情可以在标题为“3D打印机头作为机器人操纵器'。它是由Shohei Katakura,Yuto Kuroki和Keita Watanabe共同撰写的。

自定义3D打印系统,如功能映射在学术领域。今年早些时候,来自麻省理工学院的研究人员计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)开发了一种转换商业的硬件附加品激光切割系统进入混合3D打印机。命名激光活动,机电组件连接到激光刀头,导致综合制造平台,可用于创建和组装诸如无人机的全功能电子设备。

在其他地方,在丹麦技术大学(DTU),研究人员最近重新定位了一个来自Microsoft Xbox 360的组件开发高分辨率纳米级3D打印机,在医疗领域的各种应用。

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特色图像显示用作三明治制造商的功能。照片通过明治大学。

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