Хотя 3D-печать — или прямое цифровое производство — может произвести революцию в различных отраслях промышленности, обеспечивая более быстрые, дешевые и точные производственные возможности, время изготовления и сложность объектов из нескольких материалов долгое время были препятствием для ее широкого использования в мире. рынок. Однако с помощью этого недавно разработанного процесса 3D-печати профессор Университета Калифорнии в Витерби Йонг Чен и его команда сократили время изготовления до минут, сделав производственный мир еще на шаг ближе к достижению своей цели.«Цифровое проектирование и изготовление материалов позволяет контролировать распределение различных основных материалов в компоненте продукта для значительного улучшения проектных характеристик. Такая возможность изготовления открывает новые захватывающие возможности, которые ранее были невозможны», — сказал Йонг Чен, доктор философии, профессор Дэниел Дж.
Эпштейн, Департамент промышленной и системной инженерии, и ведущий исследователь исследования.Традиционные подходы к моделированию и прототипированию раньше занимали несколько дней, но за последние несколько десятилетий были разработаны различные процессы аддитивного производства (AM) для более быстрого изготовления как однородных, так и неоднородных объектов. В настоящее время процессы AM, такие как многоструйное моделирование, которые создают твердый трехмерный объект из цифровой модели путем наложения последовательных слоев материала, позволяют изготовить сложный объект за считанные часы.В прошлом году Чен и другая группа исследователей из Университета Калифорнии в Витерби улучшили связанный с AM процесс, называемый стереолитографией на основе проекции изображения-маски (MIP-SL), чтобы значительно ускорить изготовление однородных 3D-объектов.
В процессе MIP-SL трехмерная цифровая модель объекта нарезается набором горизонтальных плоскостей, и каждый фрагмент преобразуется в двумерное изображение маски. Изображение маски затем проецируется на поверхность фотоотверждаемой жидкой смолы, и свет проецируется на смолу, чтобы отвердить ее в форме соответствующего слоя.
Кроме того, команда USC Viterbi разработала конструкцию с двусторонним движением для восходящей проекции, чтобы смола могла быстро распределяться на однородные тонкие слои. В результате время производства сократилось с часов до нескольких минут.
В своей последней статье команда успешно применяет этот более эффективный процесс для изготовления разнородных объектов, состоящих из разных материалов, которые отверждаются с разной скоростью. Этот новый процесс 3D-печати позволит изготавливать разнородные прототипы и объекты, такие как стоматологические и робототехнические модели, с меньшими затратами и затратами времени, чем когда-либо прежде.В будущей работе Чен и его команда исследуют, как разработать автоматический подход к проектированию для распределения неоднородного материала в соответствии с заданными пользователем физическими свойствами и как повысить скорость изготовления.
Чен и докторанты в области промышленного и системного машиностроения Университета Калифорнии в Витерби Пу Хуанг и Дунпин Дэн представляют свои выводы на Международном конгрессе и выставке машиностроения 2013 года в Сан-Диего 20 ноября.Видео: http://vimeo.com/79412743