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机械臂层积三维打印

更新时间  2021-12-17 17:11 阅读
本文摘要:消息泉源:TJAD数字中心与工程技术研究院01、工艺先容层积打印是一种快速原型技术,通过在X-Y平面扫描模型形成制件的截面形状,而在Z坐标系中断地做层面厚度的位移,最终形成三维制件。FDM熔融层积技术其基本原理为软件将三维数模分层,生成每层的模型成型路径,热熔头会把质料加热至目的温度成熔融状态喷出,一层成型完成后,热熔头上升一个分层厚度再成型下一层,如此直到制件完成。

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消息泉源:TJAD数字中心与工程技术研究院01、工艺先容层积打印是一种快速原型技术,通过在X-Y平面扫描模型形成制件的截面形状,而在Z坐标系中断地做层面厚度的位移,最终形成三维制件。FDM熔融层积技术其基本原理为软件将三维数模分层,生成每层的模型成型路径,热熔头会把质料加热至目的温度成熔融状态喷出,一层成型完成后,热熔头上升一个分层厚度再成型下一层,如此直到制件完成。通过与工业机械臂联合以快速发生具有庞大几何形状的异形构件,一体成型的制作方式将对最终制品物理性能上的影响降到最小,整个历程会以完全数字化,自动化,高效率为最终目的,制品外貌庞大的参数化肌理充实使用了机械臂的精准控制的特点,从而最大水平的还原设计理念。▲机械臂层积打印02、应用偏向机械臂三维层积打印常应用于大尺度3D打印项目中,如室内构件、修建构件、景观雕塑、家具设计等领域。

Simplus模块化3D打印墙 ▲Simplus3D打印模块化墙Simplus是一家建立于2014年的总部位于纽约的设计事务所。他们致力于修建和工业设计领域,其方法基于数字方法和快速原型设计。他们的项目之一,3D打印模块化墙系统SuperMod,联合了功效和漂亮。墙壁尺寸在差别巨细的模块之间颠簸,以适应种种类型的存储需求。

不透明的白色和半透明的红色塑料的3D打印质料使光线可以穿过某些模块,并在周围的地方发生光影效果。Malin Fleen ▲Malin Fleen©Malin Fleen是一位家具设计师和橱柜制造商,她将她的设计形貌为“基于质料和工艺的项目,重点关注可连续性以及传统与技术之间的协作”。其事情的起点是芬兰风帆公司Baltic Yachts。

设计师想研究更环保的质料和工艺来制造船内饰。因此,提出了一种可以生产,可以在需要时销毁并在整个周期中重新打印的产物的想法。椅子的焦点是3D打印的,由PLA和纤维素组成的生物复合质料。然后将芯包裹在一层亚麻纤维层压板中,以确保强度和耐用性。

设计师强调将传统工艺与新技术联合在一起的意义,以淘汰对情况的负面影响。创新,国际化,注重可连续性–斯德哥尔摩家具展的“温室最佳体现奖”,提名家具设计师Malin Fleen(Fleen Design),因其气候友好的木纤维生物基打印椅子而获得“最佳性能奖”。03、设计流程可视化数字设计工具(以Beugel Stoel为原型)Beugel Stoel原型椅 ▲Beugel Stoel ©Beugel Stoel是由荷兰气势派头派设计师Gerrit Rietveld于1927和1938年设计出的原型椅(包罗两款)。

这把椅子最初在施罗德住宅的餐厅区域中使用。起初Rietveld的气势派头派艺术影响了包豪斯的设计师们,但直到1925年之后,这个趋势徐徐反了过来。这款原型就体现了包豪斯设计师Marcel Breuer的影响。

椅子主要由钢管与胶合板组成,胶合板部门被弯曲到钢管框架上,该作品及其若干变体是Rietveld第一次投入大批量生产的家具。本方案以Beugel Stoel为原型,编写出一套具有交互截面的参数化椅子设计法式,并适用于机械臂层积打印。借助数字化工具与数字制造技术重新转译经典作品,实现快速设计、多方案比对、快速分析、一体化制造的综合效益。

我们以Beugel Stoel椅为原型开发的设计工具主要包罗两个板块:设计、分析。设计板块 ▲参数化设计该页面主要卖力方案设计的功效,包罗以下模块:1.一个自由旋转的三维视图:与设计方案实时更新,便于视察设计效果;2.三个可折叠的参数栏:包罗基础尺寸调整、中心变形调整、细节调整三个大类;3.参数控制滑杆:所有控制椅子形态的参数,通过数字滑杆控制详细参数,二维控制点控制影响点位置。分析板块 ▲分析板块该页面主要卖力机械人层积打印的路径分析功效,包罗以下模块:基础打印数据:通过指定打印速度、层间厚度、打印质料,盘算打印路径长度、预计耗材重量和预计打印时间。

打印合理性分析:通过指定打印偏向,打开盘算开关,盘算层积打印时每层之间的曲面斜角,验证质料是否会发生坍塌,有效预测打印效果,确保打印历程的稳定性。​ ▲打印合理性分析04、质料测试常用质料FDM技术主要以ABS和PLA为质料,ABS强度较高,可是有毒性,制作时臭味严重,必须拥有良好通风情况,此外热收缩性较大,影响制品精度;PLA是一种生物可剖析塑料,无毒性,环保,制作时险些无味,制品形变也较小;另有一些新型复合质料,好比木纤维生物复合质料:与基于化石的质料相比,木纤维生物复合质料具有高性能和较低的碳足迹。这种生物复合质料联合了塑料的可模塑性以及木料的强度和可连续性。与传统的油基塑料相比,它淘汰了产物的碳排放量-50%。

它是降低产物对情况影响的经济高效的资源选择。▲木纤维生物复合质料​透明改性塑料:对废旧塑料举行改性再生,与其他聚合物或助剂通过机械共混、充填等方法,增强力学性能,或通过接枝、共聚等方法在分子链中引入其他链节和功效基团,使废塑料被赋予较高的抗打击性能和优良的耐热性,可满足一定强度、硬度、塑性等质料力学性能的要求,同时其受热软化,冷却变硬的特性可以与机械人层积打印的制作方式联合,以光泽、透明度为特点为产物带来差别的设计语言。▲透明改性塑料 ▲透明改性塑料打印效果质料测试在打印历程中,质料粘结将经由外貌接触,浸润,扩散等历程。从喷嘴中挤出质料处于黏流态,与相邻的打印层发生接触,并在接触界面发生浸润,形成初始联合强度。

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在热能引发下,大分子链在界面上扩散,粘结度增加,最终下降到特定温度时,分子链处于被冻结状态,粘结历程竣事。通过打印在差别参数下的测试件(层厚,压缩段温度,出料速度等),配合专业检测机构测试质料扩散阶段层间联合力。▲木纤维复合质料层间联合力测试打印路径优化对于机械臂的FDM方法,传统的分层路径会在分层节点处(即每层路径的开始/末端处)由于停留时间较长形成显着的拐点,这对于产物的准确制造是极为倒霉的。

通过自主研发算法对传统意义上FDM技术的打印路径举行了革新,从平行的层积路径变为围绕制件的一整条螺旋的完整路径,螺旋的角度微乎其微,肉眼险些无法分辨,但却从基础上解决了传统分层路径存在拐点的问题。▲螺旋路径05、应用案例景观雕塑室内装饰墙创意家具。


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