Dalla Texas A&M University un sistema per la stampa 3D con più colori e più materiali utilizzando una singola testina di stampa e senza alcun hardware o aggiornamento .

Filamento programmabile: stampa 3D multicolore e multimateriale senza aggiornamenti hardware
La maggior parte di noi è ancora entusiasta dell’opportunità di mettere da parte la fabbricazione di filamenti fusi monocolore (FFF) ed esplorare il potenziale della stampa multicolore e multi-materiale, tipicamente riservata alle tecnologie binder jet e inkjet di fascia alta. Sebbene sia storicamente una tecnologia più impegnativa e complessa, la stampa multicolore spesso offre all’utente maggiori opportunità con hardware aggiuntivo.

Come sempre, l’accessibilità e la convenienza sono ciò che consente davvero a nuovi hardware, software e materiali di prendere piede. Con questo in mente, un team di ricerca del Dipartimento di informatica e ingegneria della Texas A&M University (che lavora anche con ricercatori giapponesi) ha sviluppato un sistema interattivo per la stampa 3D con più colori e più materiali utilizzando una singola testina di stampa e senza alcun hardware aggiornamenti necessari.

Il filamento programmabile funziona con le stampanti 3D esistenti, unendo più segmenti di filamento in un unico filo. Il processo inizia semplicemente stampando un nuovo filamento di filamento costituito da diversi filamenti esistenti di filamenti. Questo nuovo filo di filamento multicolore e multimateriale può quindi essere utilizzato per stampare un oggetto multimateriale multicolore. La tecnica è pensata per funzionare con stampanti 3D FDM a ugello singolo meno costose ed è “basata su analisi ed esperimenti computazionali”, come descritto in ” Filamento programmabile: filamenti stampati per la stampa 3D multi-materiale “.

Il filamento programmabile è una nuova tecnica di stampa 3D che consente agli utenti di stampare in 3D un oggetto con più materiali utilizzando una stampante FDM senza alcuna modifica hardware. (Da sinistra a destra) Innanzitutto, gli utenti generano un filamento che contiene più materiali, da alimentare nell’estrusore, quindi stampa in 3D un oggetto a colori.

Mentre molti potrebbero trovarlo simile alla tecnologia Palette con software open source rilasciato da Mosaic Manufacturing nel 2018, qui i ricercatori hanno spiegato di essersi ispirati a DasMia , un utente di Instructables che ha innovato con un sottile filamento simile a un filo:

“… Espandiamo il concetto di fabbricare un filamento programmabile che collega diversi segmenti di vari materiali in un unico filamento in base alle specifiche dell’utente (denominato filamento stampato). Dimostriamo che il filamento stampato può essere utilizzato allo stesso modo di un filamento convenzionale, ovvero estruso attraverso un ugello standard, che non richiede modifiche hardware “.

Mentre DasMia si è concentrato sulla produzione di un filamento arcobaleno dall’aspetto fantastico e Mosaic offre una varietà di modi per gli utenti di innovare dopo aver aggiornato i loro sistemi e fare affidamento su Canvas Hub per il supporto , il filamento programmabile è pensato per semplificare le precedenti sfide riscontrate nella doppia stampa, riducendo sullo spostamento e la miscelazione di colori e materiali tra i segmenti. Il loro obiettivo è anche quello di presentare più opzioni agli utenti, ignorando alcuni dei fattori limitanti della tecnologia e dei metodi precedenti. Ciò inverte anche le tecniche più comuni ma meno efficaci concentrandosi sulla post-elaborazione con spazzolatura e pittura. Con la pre-elaborazione del filamento, la stampante fa il lavoro nella fabbricazione di articoli sfaccettati.

Procedura di stampa di un filamento: (a) La stampa inizia con un colore, (b) si interrompe al termine della stampa di tutti i segmenti, consentendo all’utente di cambiare il materiale. (cd) La stampante 3D stampa i segmenti rimanenti evitando la collisione con i segmenti precedenti, (e) quindi stampa i punti per unire i segmenti adiacenti.

Dopo aver unito i segmenti per creare un filamento, viene prodotta una lunga spirale. Gli autori affermano che questo può essere utilizzato proprio come i filamenti di stampa 3D standard. Essendo un filamento programmabile, tuttavia, il materiale può essere messo a punto per le caratteristiche richieste come spessore, rotondità e altro. Gli utenti sono in grado di manipolare il percorso di stampa di conseguenza, stabilendo quanto materiale è necessario per i segmenti di stampa, nonché la lunghezza della spirale.

Un filamento stampato esemplare e un oggetto stampato usandolo: Gli strati di (a) e (b) sono stampati nella stessa lunghezza del segmento (200 mm), ma appaiono con conteggi di strati diversi.

Sebbene questo processo offra nuove opportunità per gli utenti, le implicazioni per il futuro dei filamenti sono vaste in termini di capacità di produrre materiali su richiesta che possono essere programmati e personalizzati nei minimi dettagli.

“In questa futura catena di approvvigionamento dei filamenti, il cliente e il produttore possono anche lavorare a stretto contatto, potenziando il potenziale per i produttori di diventare consapevoli delle esigenze emergenti nella produzione di nuovi materiali per la produzione di massa”, hanno spiegato i ricercatori.

Questo lavoro è stato accettato per la conferenza ACM UIST 20, tenutasi dal 20 al 23 ottobre 2020

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