英国研究人员开发可在任何物体上创建对象的3D打印机

随着3D打印的不断发展和演变,我们已经开始看到它从一个典型的机器形象分支到一个平坦的构建平台上。3D打印已经适用于在先前存在的对象、织物以及在多个方向上打印。能够做这些花哨的功能的机器仍然是罕见和昂贵的,显然,这也不是一般的制造商能够做出来的,但这一局面并不是永远的。近日,一组英国研究人员发表了一篇论文,介绍他们如何开发一个可以3D打印到不均匀的、未知的物体上的经济实惠的系统。

来自朴茨茅斯大学的Nils Bausch、David P. Dawkins和Regina Frei的研究团队以及来自Hewlett Packard Labs的Susanne Klein解释了他们如何使用3D扫描、3D打印和共形打印,将导电油墨或传感器打印到柔性或弯曲表面上的打印方法。顾名思义,保形打印能够以符合物体表面的方式沉积打印材料。

据研究人员解释说,“目前,似乎还没有适合于在任何规模的未知不平坦表面或3D对象上进行保形打印的解决方案。”用于印刷到已知的不平坦表面,气溶胶喷射打印机是唯一用于印刷电子电路的商业解决方案,并且需要将油墨转化为气溶胶。其价格也是不容忽视的,售价从250000美金起。此外,对于大多数工业应用,精度和速度都是关键。因此,打印技术不仅需要在比电路中的应用更大的表面上扩展,同时还要保持精度和可重复性。

为了开发可用于打印到未知表面的FDM机器,团队通过六个步骤展示了他们的方法:

1、将未知对象放置并固定到3D打印机中;

2、扫描未知对象;

3、提取点云数据;

4、用要打印的新对象叠加点云数据;

5、生成3D打印机的路径;

6、在以前未知的对象上打印新对象。

研究人员以低成本和开源设计的Prusa i3来解决问题,该设备允许他们将其修改为7 DOF机器,其中DOF代表自由度。研究人员指出,“DOF沿着XX、YY和ZZ轴做线性运动,以及在αα、ββ和γγ方向和挤出机输出周围做角运动。”

在众多修改中,涉及包括由蓝线激光器和单色相机组成的DAVID 3D扫描仪。将物体放入夹具装置中并用螺栓固定,以确保其在机器扫描时保持稳定。一旦用户对扫描感到满意,DAVID4软件将其处理为点云,然后将其作为STL导出到Rhino/Grasshopper中。然后将该STL文件与要打印在所扫描的对象上的新对象的STL组合。

通过叠加两个文件,研究人员能够排列打印作业,使得新设计的对象的第一层可以精确地打印在被夹持在夹持器中的被扫描对象的顶部。听起来这么容易,不是吗?不幸的是,它并不像我所说的那么简单。

研究人员指出:“在项目的这个阶段,扫描的对象仅限于简单的形状,以允许快速原型设计和精密测试。此外,打印机和扫描仪当前对可以被扫描的角度具有限制,这是由于校准面板在整个扫描期间保持就位,限制了对象的移动。另一个限制是打印头尺寸,其阻碍接近具有锐角的凹角。”

最终,团队希望创建一个能够直接打印到任何对象上的、负担得起的桌面打印机,无论几何形状多么奇怪。现在,他们已经成功地将一个新对象的第一层打印到一个预先存在的对象上。该技术的未来应用可以包括修理和定制,将电子或安全特征打印到现有物品上,或修改假体装置以适合个体患者。

(消息来源:中国3D打印网)