«Smart» 3D-принтер

«Smart» 3D-принтер

Команда студентів з Массачусетського технологічного інституту (MIT) створили тривимірний принтер, який друкує морозивом. В якості основи для свого винаходу студенти використали принтер Solidoodle. Морозиво з цього пристрою виходить в рідкому стані, потім відразу ж застигає, набувши потрібної форми. Студенти з MIT додали в 3D-принтер 3D-сканер.

3D-принтер Soliodoodle був модифікований за допомогою недорогого лазера за $ 26 і веб-камери за $ 30. Лазер, прикріплений до друкуючої голівки, просвічує простір, щоб контролювати наявність піднесень над надрукованим шаром. Веб-камера фіксує зміни траєкторії променя, комп’ютер моделює об’єкт, що знаходиться в друку. Також ця технологія дозволяє додруковувати вже готові об’єкти або завершувати перервані операції друку.

3D-принтер для морозива в рамках програми над покращенням якості було розроблено в дипломному класі професора Джона Харта. Пристрій з урахуванням багатьох факторів має дуже унікальний дизайн. У той час як три студенти були зайняті роботою над системою 3D-друку для морозива, три інших студенти в класі працювали над іншим проектом 3D-друку.

«Smart» 3D-принтер
Схема 3D-принтера

Студенти з MIT (Claudio V. Di Leo, Louise E. van den Heuvel і Sumant S. Raykar) задалися метою створити унікальну 3D-систему друку з ефективною системою 3D-сканування. Винахідники планували розробити це з мінімальними змінами в Solidoodle 3D-принтері. Сканер всередині 3D-принтера використовується для того, щоб виявити положення й орієнтацію частини, яка розміщена для друку, а потім роздрукувати додаткову частину у верхній частині цього об’єкта. Вони хотіли, щоб сканер мав можливість точно до міліметра захоплювати верхній шар об’єкта, який був поміщений в 3D-принтер.

Сканер, що створили студенти, включав два основних компоненти – лазер лінії і камеру. «У додатку до друкуючої голівки є лазерна лінія Infiniter VLM-650-27, яка проектує лазерну лінію для друку, – пояснили студенти. – У додатку до рамки Solidoodle веб-камера Logitech B905 2MP Webcam розташована під кутом до ліжка друку».

Для того щоб сканер правильно працював, студенти повинні були переконатися, що площина, утворена лазером, перпендикулярна ліжку друку (підігрівальній платформі). Це означає, що лазер має бути розміщений безпосередньо внизу. Якщо цього не зробити якомога більш точно, то результат буде записано неправильно.

3D-сканер використовує лазер, який проектується на конструкції платформи. Якщо об’єкт лежить на платформі, лазерна лінія буде спотворюватися (див малюнок нижче).

«Smart» 3D-принтер
Компресійна система 3D-принтера

Claudio V. Di Leo розказав, що для 3D-Print лазерна лінія коштувала $ 26, в той час як камера близько $ 30. І тому що лазерна лінія була встановлена безпосередньо на принт-голівку Solidoodle, вони не купували додаткове устаткування. «Тому, якщо у вас є принтер, на зразок Solidoodle, апаратний сканер на місці може бути змонтовано приблизно за 60 баксів», – пояснив Ді Лео.

Сканер, який створили Di Leo і його колеги, розроблено таким чином, що він зможе забезпечити дуже точні дані про верхню частину об’єкта в 3D-принтері. Це означає, що його можна буде використати, для визначення верхнього шару перерваного надрукованого 3D-об’єкта або навіть самої верхньої частини об’єкта, яку розміщено всередині 3D-принтера, для того щоб ввести додатковий матеріал.

Загалом група студентів створила «розумний» 3D-принтер, який здатний додавати додатковий матеріал і який є надзвичайно точним.

«Smart» 3D-принтер
Змінений 3D-принтер Solidoodle – піднята платформа для друку

Di Leo розказує, що вони експериментували, поміщаючи в 3D-принтер об’єкт – неповну піраміду. Цей об’єкт ще раніше було роздруковано в 3D з використанням ABS пластику. Потім студенти використовували внутрішній сканер, щоб визначити, де розташовано верхній шар об’єкта.

Потім принтер почав друкувати куб саме на верхній частині вихідного об’єкта. Результатом було те, що PLA куб буде розміщено саме там, де і очікували і де пов’язали це з оригінальним ABS об’єктом. Склеювання на гарячому PLA в основному тримається на ABS підкладці.

Тому, якщо у вас є 3D-принтер, і можливо ви в наявності стикалися з досить загальним питанням, що ваш 3D-друк був перерваний на середині друкування або ж вам довелося вручну зупинити друк, тому що ви зрозуміли, що g-code був некоректним. Це може бути величезною проблемою, яка приводить до даремного витрачанню часу і матеріалів.

Тепер 3D-принтер студентів зможе відновити 3D-друк об’єкта, який з якихось причин зупинився раніше. Для цього під час дослідів в довільний момент часу цілеспрямовано зупиняли 3D-друк. Потім для ідентифікації шару, який в даний час було вже надруковано, використовували внутрішній сканер. Після чого поправляли g-code і знову відновлювали друк. Як і очікувалось, 3D-принтер зміг відновити раніше зупинену роботу.

«Smart» 3D-принтер
3D-принтер для друку морозива

У той час як витрати на створення цього «розумного» 3D-принтера дуже мінімальні, але все-таки пристрій вимагає ще деякого передового програмного забезпечення – для отримання зображень і аналізу спотворення зображення використовували деякі з вбудованих алгоритмів в Matlab.

Di Leo і його колеги задалися метою перевірити і довести, що їх 3D-принтер зможе точно друкувати додатковий матеріал на вершині розміщеного об’єкта. Вони також вважають, що ця доступна технологія сканування може бути використана для періодичних перевірок поточних завдань на друк. «Це дозволить запобігти простою машини шляхом виявлення невдалих робочих місць і попереджати користувача, автоматично видаляючи і перезапускаючи завдання на друк»,- пояснили студенти.

«Smart» 3D-принтер
Надруковане морозиво

Інше можливе використання сканера буде калібрування на 3D-принтері кількома різними способами, самонаведення z-координат і рівня ліжка друку, також можливе використання цього внутрішнього сканера для створення композитних конструкцій.

Сьогодні винахідники хотіли б включити додатковий етап калібрування, щоб гарантовано налаштувати перпендикулярний лазерний промінь безпосередньо до ліжка друку. Молоді науковці вважають, що додаткова камера, розміщена на рамі принтера навпроти до поточної, дозволить користувачеві отримати повну дискретизацію об’єкта за одне сканування.

Залишити відповідь