Naukowcy z MIT opracowali prototyp drukarki FFF osiągającej prędkość ekstruzji 14-krotnie większą niż standardowe drukarki 3D.
Druk 3D, jako metoda wytwarzania obiektów, jest niesamowicie szybki i wolny zarazem. Szybki, ponieważ umożliwia przekształcenie projektu w namacalny przedmiot bez konieczności zaplanowania procesu produkcji, stworzenia formy do wytłaczarki, nie wspominając o znalezieniu usługodawcy chętnego, by zająć się detalicznym zamówieniem i dopasowaniu się do jego grafiku. Wolny, gdyż czas od uruchomienia drukarki do zdjęcia gotowego wydruku będzie sięgał godzin, czy dni.
Naukowcy z MIT pochylają się więc nad technologią FFF szukając możliwości jej usprawnienia i przyspieszenia. W tym celu A. John Hart, profesor inżynierii mechanicznej i dyrektor Laboratory for Manufacturing and Productivity oraz Mechanosynthesis Group na MIT, we współpracy z doktorantem Adamem Stevensem oraz Jamisonem Go, inżynierem mechanikiem w Desktop Metal, przyjrzał się kilku dostępnym na rynku drukarkom FFF, ich konstrukcji i mechanizmowi działania. Wspólnie wywnioskowali, że szybkość drukarek ograniczana jest przez trzy czynniki: siła, z jaką głowica jest w stanie przepychać materiał przez dyszę, czas potrzebny do stopienia materiału oraz szybkość, z jaką drukarka jest w stanie poruszać głowicą.
Na podstawie tych obserwacji postanowili stworzyć prototyp urządzenia, które minimalizowałoby powyższe ograniczenia. Wśród unikalnych rozwiązań znalazły się:
- nagwintowany filament, który wchodzi do głowicy między dwoma wałkami zapobiegającymi jego skręcaniu, następnie przechodzi przez środek nakrętki obracanej przez silniczek;
- wykorzystanie lasera – wpychany przez nakrętkę filament trafia do kwarcowej komory otoczonej złotą folią, gdzie wpadające przez otwór, odbijające się od folii światło lasera wstępnie nagrzewa materiał, zanim trafi do bloku grzewczego, w którym ostatecznie osiągnie temperaturę wyższą niż temperatura topnienia.
Powyższy system zapewniający dużo szybsze podawanie filamentu dzięki nakrętce i sprawniejsze topienie materiału z wykorzystaniem nagrzania go z pomocą lasera wymagał zastosowania konstrukcji napędu osi XY typu H-bot umożliwiającej szybkie ruchy głowicy.
Dla przetestowania prototypu wydrukowano na nim graniastosłup trójkątny o wysokości 2 cm i porównano czas druku z dostępnymi na rynku drukarkami FFF przy podobnej rozdzielczości wydruku. Prototyp pozwalał na osiągnięcie nawet 10-krotnie krótszego czasu druku niż desktopowe drukarki, zaś w porównaniu z urządzeniem z półki przemysłowej, wartym 100 000 USD, wypadł 3-krotnie lepiej. Wydruki testowe pochodzące z prototypu nie odbiegały wytrzymałością i solidnością od normy.
Naukowcom trudno oszacować koszt ostatecznego urządzenia. Złożenie prototypu kosztowało 15 000 USD, z czego dwie trzecie kosztów zostały pochłonięte przez laser i silniki, nie wydaje się więc prawdopodobne, by system ten miał wyprzeć desktopowe urządzenia, może jednak stanowić konkurencję dla przemysłowych drukarek FFF.
Źródło: news.mit.edu
KOMENTARZE