臺灣地區(qū)大葉大學(xué)結(jié)合智能化溫度感測，首創(chuàng)3D打印變速控制

作者：DIGITIMES廖家宜

臺灣地區(qū)大葉大學(xué)工學(xué)院院長陳郁文。廖家宜攝

之前，F(xiàn)DM 3D打印機都是以固定的速度打印的，用戶在切片軟件中設(shè)置好打印速度之后，打印機就以該速度打印。2018年12月4日，南極熊從網(wǎng)絡(luò)獲悉，臺灣地區(qū)大葉大學(xué)研究團隊便開發(fā)一項智能化控制技術(shù)，能夠依據(jù)現(xiàn)行外在環(huán)境的溫度變化自動調(diào)整打印參數(shù)，已達到調(diào)節(jié)打印速度的配比，是市場上首創(chuàng)的3D打印變速控制。

溫度與打印時速度，都是影響3D打印的重要參數(shù)。3D打印的原理是透過加熱原料將其高溫軟化，再透過噴嘴擠壓，以逐層堆疊的方式「印」出立體的物品。但從噴嘴擠壓出來的原料，一下要從200多度的高溫瞬間冷卻至常溫是需要時間的，若打印速度配比不均，例如速度太快，就會使噴嘴在上一層尚未冷卻的情況下繼續(xù)堆疊，后果就像在融化的奶油上又放上另一塊奶油。

而在原料冷卻之際，外在環(huán)境的溫度變化也是一種干擾因子。如果我們希望印出來的物件越精細，外在因素的干擾當(dāng)然越少越好。由臺灣地區(qū)大葉大學(xué)工學(xué)院院長陳郁文帶領(lǐng)的研究團隊和塑料中心合作開發(fā)的智能控制系統(tǒng)，便利用傳感器感應(yīng)外在環(huán)境溫濕度的變化，并在打印程序的指令語言(G-code)中導(dǎo)入感測結(jié)果自動調(diào)整打印的速度配比。陳郁文說，過去3D打印都是采固定速度的打印方式，但像這種導(dǎo)入溫度感測達到變速控制倒是目前市場上首創(chuàng)的新概念。

工具機與3D打印機這兩種看似兩極的制造原理(工具機屬于減法制造，3D打印屬于加法制造)，但底層的控制系統(tǒng)卻是相同的。陳郁文說，過去工具機產(chǎn)業(yè)在機臺中加入傳感器進行誤差補償?shù)募夹g(shù)已經(jīng)非常成熟，而他靈機一動，于是也把相同的概念從工具機移轉(zhuǎn)到3D打印產(chǎn)業(yè)中。

陳郁文表示，雖然事前透過溫度感測調(diào)整打印參數(shù)已可大幅提升打印質(zhì)量，不過基本上3D打印的控制程序都是事先設(shè)定好的，萬一遇上打印耗時較久的大型物品，要如何納入實時溫度感測結(jié)果？陳郁文透露這也是未來團隊致力發(fā)展的方向，開發(fā)可實時感測并控制打印參數(shù)的技術(shù)，雖然理論上可行，但陳郁文坦言這項技術(shù)的難度非常高，除了溫度的變因外，還必須考量精度誤差，藉由補償系統(tǒng)進行校正，但倘若開發(fā)成功，將是3D打印市場上的一大福音。

其也曾在發(fā)表會上展示自行車車體結(jié)構(gòu)與無人機機箱的打印成果。陳郁文表示，3D打印的優(yōu)勢可以體現(xiàn)在產(chǎn)品前期研發(fā)與驗證階段，代替正式量產(chǎn)前的試產(chǎn)，也因為符合快速成形的需求，更可以協(xié)助制造業(yè)者在市場競爭上搶占先機。