新3D打印工藝：MF3多噴頭熔融絲制造

2022年8月2日，南極熊獲悉，羅格斯大學(xué)的工程師們，創(chuàng)造了一種3D打印大型復(fù)雜部件的方法，新工藝成本很低。

△使用0.4毫米直徑噴嘴和MF3原型打印機(jī)，制造零件

羅格斯大學(xué)工程學(xué)院的研究生研究員、該研究的主要作者Jeremy Cleeman說(shuō)：“我們還有更多的測(cè)試要做，以了解我們可以制造的零件的強(qiáng)度和設(shè)計(jì)潛力，但是，通過(guò)新技術(shù)，我們相信很有可能改變現(xiàn)今行業(yè)的游戲規(guī)則。”

這種新方法被稱(chēng)為多噴頭熔融絲制造（MF3），使用一個(gè)龍門(mén)，即3D打印機(jī)上的滑動(dòng)結(jié)構(gòu)，可以同時(shí)打印單個(gè)或多個(gè)零件。通過(guò)對(duì)他們的原型進(jìn)行編程，以有效的模式移動(dòng)，并通過(guò)使用一系列小噴嘴，而不是傳統(tǒng)打印中常見(jiàn)的單個(gè)大噴嘴，來(lái)沉積熔融材料，研究人員能夠提高打印分辨率和尺寸，并大大減少打印時(shí)間。

"MF3將改變熱塑打印的方式，"Cleeman說(shuō)，并指出他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)為他們的技術(shù)申請(qǐng)了一項(xiàng)美國(guó)專(zhuān)利。

△該團(tuán)隊(duì)在《增材制造》雜志上詳細(xì)介紹了他們的工作，題目為《熔融線(xiàn)材加工的可擴(kuò)展、柔性和彈性平行化：將打破材料與打印工藝之間的權(quán)衡》(點(diǎn)我傳送門(mén))

目前，3D打印行業(yè)，一直在致力于解決所謂的吞吐量問(wèn)題。所以，3D打印機(jī)沉積材料的速度與成品的分辨率之間，有著一個(gè)平衡。較大直徑的噴嘴比較小的噴嘴速度更快，但會(huì)產(chǎn)生更多的脊線(xiàn)和輪廓，必須在后期進(jìn)行平滑處理，從而增加大量的后期制作成本。

它們表示，MF3的創(chuàng)新的核心，其實(shí)在于新的設(shè)計(jì)軟件。眾所周知，為了給3D打印機(jī)編程，工程師們使用一種叫做切片機(jī)的軟件工具，計(jì)算機(jī)代碼將一個(gè)物體映射到將要打印的虛擬 "切片 "或?qū)又�。因此，羅格斯大學(xué)的研究人員編寫(xiě)了新切片機(jī)軟件，并且，優(yōu)化了龍門(mén)臂的運(yùn)動(dòng)，確定何時(shí)應(yīng)開(kāi)啟和關(guān)閉噴嘴，以達(dá)到最高效率。

△同一龍門(mén)架上配有多個(gè)打印頭

MF3的新 "工具路徑策略 "使它有可能使用一臺(tái)打印機(jī) "同時(shí)打印多個(gè)幾何上不同的、非連續(xù)的、不同尺寸的零件"，研究人員在他們的研究中寫(xiě)道。

Cleeman說(shuō)，他看到了這項(xiàng)技術(shù)的許多好處。首先，MF3中使用的硬件非常容易獲得，不需要定制，使?jié)撛诘牟捎酶�加容易�?br />
此外，由于噴嘴可以獨(dú)立開(kāi)啟和關(guān)閉，MF3打印機(jī)打印時(shí)具有靈活性，不容易出現(xiàn)”昂貴“的停機(jī)時(shí)間，Cleeman說(shuō)。例如，當(dāng)傳統(tǒng)打印機(jī)的一個(gè)噴嘴出現(xiàn)故障時(shí)，打印過(guò)程必須停止。在MF3打印中，發(fā)生故障的噴嘴的工作可以由同一臂上的另一個(gè)噴嘴承擔(dān)。

Cleeman說(shuō)，隨著3D打印在制造業(yè)，特別是在新產(chǎn)品的原型設(shè)計(jì)方面越來(lái)越受歡迎，解決速度和分辨率之間的權(quán)衡是至關(guān)重要的，MF3將有重大變革性影響。

最后，做個(gè)總結(jié)：
*MatEx的新方法：多噴頭熔絲制造 (MF3)；
*在不考慮成本和設(shè)計(jì)限制的情況下，打破吞吐量與分辨率之間的權(quán)衡；
*盡管是擠出3D打印機(jī)，容易出現(xiàn)故障，但仍可繼續(xù)打��；
*了解動(dòng)態(tài)擠壓控制；
*創(chuàng)建一個(gè)新穎的模型來(lái)研究MF3中的溫度。