Multifab la stampante 3d del Mit in grado di stampare con 10 materiali diversi contemporaneamente grazie alla visione con intelligenza artificiale

La Platform è la prima stampante  ad utilizzare la visione artificiale per i componenti e quindi diventa capace di auto-correggersi  risparmiando agli utenti denaro, tempo ed energia

Uno dei problemi della stampa 3d è la stampa monomateriale : nella realtà gli oggetti sono spesso multimateriale quindi una macchina in grado di cambiare materiale più volte in corso di stampa rivoluzionerebbe il mercato.

Negli ultimi anni le aziende hanno lavorato per affrontare alcune di queste sfide con stampanti 3D “multi-materiale”  che possono fabbricare molti elementi funzionali differenti. Tali stampanti, tuttavia, sono stati tradizionalmente limitate a tre materiali alla volta, e costano fino a  250.000 dollari ciascuna, e richiedono ancora una discreta quantità di intervento umano.

Ora i ricercatori di Computer Science del MIT e Artificial Intelligence Lab (CSAIL) sostengono di aver trovato un modo per rendere le stampanti migliori, più economiche, facile da usare. In un documento  al SIGGRAPH la conferenza di computer-grafica, una squadra CSAIL a presentato una stampante 3D in grado di stampare con  10 materiali diversi in una sola volta, utilizzando tecniche di scansione 3D che consentono di risparmiare all’utente  tempo, energia e denaro.

La macchina è in grado di portare la risoluzione a livello di 40 micron che è  meno della metà della larghezza di un capello umano, il sistema “MultiFab” è la prima stampante 3D ad utilizzare tecniche di scansione 3d grazie alla visione artificiale . Questo offre due vantaggi rispetto alla stampa 3D tradizionale .

In primo luogo, la MultiFab può auto-calibrarsi e auto-correggersi, liberando gli utenti dal dover fare la messa a punto. Per ogni strato del disegno, il circuito di retroazione 3D e le scansioni del sistema  rilevano gli errori e generano le  cosiddette “maschere di correzione”. Questo approccio consente l’utilizzo di hardware economico garantendo precisione di stampa.

In secondo luogo, la MultiFab offre agli utenti la possibilità di incorporare i componenti complessi come i circuiti e sensori direttamente sul corpo di un oggetto, il che significa che può produrre un prodotto finito, parti in movimento e tutto, in una unica stampata .

“La piattaforma apre nuove possibilità per la produzione, dando ai ricercatori e amatoriali il potere di creare oggetti che sono stati precedentemente difficile o addirittura impossibile per la stampa.”, Dice Javier Ramos, un ingegnere di ricerca presso CSAIL che ha co-autore della carta con i membri del computazionale Fabrication gruppo del professore Wojciech Matusik.

Il team ha utilizzato MultiFab per la stampa di tutto, dai Case degli smartphone alle lenti a LED. Ora  immaginano una serie di applicazioni nell’elettronica di consumo, nel  microsensing,nell’ imaging medicale e neelle telecomunicazioni. Hanno in programma di sperimentare anche stampe con  incorporamento di motori e attuatori che consentano di stampare in 3d elettronica più avanzata, tra cui potenzialmente anche i robot.

Il sistema “MultiFab” è stato sviluppato dai ricercatori CSAIL con  componenti a basso costo e off-the-shelf ( componenti elettroniche reperibili sul mercato normalmente ) per un costo totale di 7.000 dollari. Oltre Ramos e Matusik, il team comprende l’autore principale e l’ex postdoc CSAIL Pitchaya Sitthi-Amorn, gli ex studenti laureati Joyce Kwan e Justin Lan, il ricercatore Wenshou Wang, e lo studente laureato Yu Wang della Tsinghua University.

Perché la stampa multi-materiale  è difficile ?

Ci sono molte sfide tecniche per la creazione di una stampante come MultiFab. Materiali diversi devono essere stampati in modo specifico per quanto riguarda fattori come la pressione e la temperatura, e la stampa diventa più complessa rispetto a stampare componenti singolo per poi assemblarle a mano.

Ma con MultiFab, è sufficiente mettere i componenti nella piattaforma, che analizza automaticamente le loro geometrie 3D e utilizza tali informazioni per stampare altri oggetti intorno a loro. Ad esempio, si può mettere un iPhone a destra nella stampante, e programmare il sistema per stampare un case di dimensioni perfette da usare per il telefono.

Altre stampanti multi-materiale lavorano  tramite la tecnologia di “estrusione”, utilizzando in ultima analisi delle siringhe più o meno allo stesso modo in cui si dovrebbe mettere la glassa su una torta. Tali tecniche, mentre sono sufficienti per alcuni usi, spesso portano a prodotti a bassa risoluzione che non sembrano realistici.

MultiFab, invece mescola insieme goccioline microscopiche di fotopolimeri che vengono poi espulse attraverso testine di stampa a getto d’inchiostro simili a quelle che si vedono nelle stampanti da ufficio. Il processo computazionalmente intensivo, che porta a macinare decine di gigabyte di dati visivi alla volta, può essere molto facilmente scalato a oggetti più grandi e a più materiali.

Cosa c’è dopo?

Ramos immagina stampanti come le MultiFab utilizzate da ricercatori, produttori e consumatori.

Le imprese potrebbero modificare e finalizzare i progetti più rapidamente, consentendo loro di portare prodotti sul mercato più velocemente . INegozi big-box che hanno già installato delle stampanti 3D a semplice materiale potrebbero convertirsi a quelle multi-materiale.

“Il design di  qualcuno che vende apriscatole elettrici per bottiglie di vino , ma non ha  7000 dollari  per comprare una stampante come questa. In futuro questi potrebbe  entrare in un negozio come FedEx con un design e stampare lotti del proprio  prodotto finito ad un prezzo ragionevole “, dice Ramos. “Per me, un uso pratico del genere sarebbe l’ultimo sogno.”

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