Скорость печати 3D принтера
Технология 3D печати принесла в нашу жизнь массу новых возможностей, значительно упростив и улучшив некоторые ее сферы. Тем не менее, на сегодняшний день аддитивное производство еще не достигло пика своей функциональности. Некоторые функции и параметры современных устройств для 3D печати отчаянно нуждаются в оптимизации. И если говорить о технологии FDM, одним из таких параметров является скорость печати 3D принтера.
Именно скорость печати на настольных 3Д-принтерах заставляет их сдавать позиции в сравнении с промышленными устройствами. Причем, проблема кроется не сколько в программной или аппаратной части оборудования, сколько в особенностях самой технологии FDM, которая и снижает скорость печати 3D принтера. Такие факторы, как, к примеру, вибрация, серьезно сказываются на времени достижения необходимого результата.
Разработка Мичиганского университета
FDM 3D принтеры традиционно производятся из более легких компонентов, что при повышении скорости может негативно сказаться на качестве печати, и даже привести к ошибкам в воспроизведении изделий. Казалось бы, этого невозможно избежать. Но работники лаборатории Chinedum Okwudire в Мичиганском университете считают иначе. Текущей целью их деятельности является разработка методики компенсации на уровне программного обеспечения, которая предвосхищала бы и смягчала вибрацию до ее влияния на процесс печати.
В перспективе, это повысит не только скорость печати 3D принтера, но и точность 3D печати. Алгоритм, который лег в основу методики, носит название «Filtered B-splines (FBS) Vibration Compensation» и заключается в использовании базовых знаний о динамике 3D принтера для смягчения вибрации. За счет этого устройство работает быстрее, не вызывая таких ошибок, как волнистая поверхность и т.п. Примечательно, что сама идея не нова, но проблема заключается в ее рациональном применении для достижения максимальной эффективности, надежности и универсальности.
Результаты применения алгоритма
Первые эксперименты с применением методики уже состоялись и их результаты приведены на этой странице. Так, исследователи проводили тестирование на 3D модели вашингтонского Капитолия. Сперва модель была напечатана без применения алгоритма со стандартными настройками (скорость печати 3D принтера – 60 мм/с), на воспроизведение ушло 3 часа и 59 минут. После чего эксперимент был повторен на тех же настройках, но с 10-кратным ускорением. Этот этап был проведен дважды: как и с использованием алгоритма, так и без него.
Как видите, эксперимент без включения алгоритма завершился полным провалом – изделие напечаталось с экстремальным сдвигом слоев. Процесс же с применением FBS продемонстрировал безупречное качество 3D печати. Для достижения обеих результатов потребовалось 2 часа и 6 минут. Дальнейшее тестирование показало, что скорость печати 3D принтера с алгоритмом FBS может быть повышена до 20 раз без ущерба качеству готового изделия. Ученые утверждают, что это не предел, и намерены продолжать работы по оптимизации алгоритма. Параллельно с этим ведутся работы по включению FBS в прошивки Marlin и Repetier, которые применяются в настольных 3D принтерах.
Когда скорость печати 3D принтера станет выше
Команда разработчиков действительно увлечена проектом и активно работает над улучшением методики снижения вибраций. Однако планы руководителя уходят далеко за пределы разработки алгоритма. Он нацелен на наделение настольных 3D принтеров искусственным интеллектом, за счет которого они могли бы генерировать и собирать большие данные (big data) для повышения производительности.
Таким образом, каждый настольный прибор для 3D печати сможет буквально учиться на опыте других 3D принтеров для улучшения собственной функциональности. Помимо этого, для большей гибкости и удобства в использовании такие принтеры могут быть спроектированы особым образом и оснащены приложениями, подобными тем, которые каждый из нас использует в своем смартфоне. Сейчас в это сложно поверить, но посмотрим, насколько далеко могут завести команду настолько смелые идеи.
