नए 3 डी प्रिंटर मौजूदा मॉडलों की तुलना में 10 गुना तेज प्रिंट करता है

वाम: 185 × 125 × 200 मिमी कार्य क्षेत्र, एच-आकार का समर्थन फ्रेम, प्रिंट सिर और नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स को जोड़ने के लिए फाइबर ऑप्टिक केबल के साथ फास्टफैफ़ प्रिंटर दिखाई देते हैं। सही: 120 सेकंड और 360 सेकंड के बाद, मुद्रण के समय ABS प्लास्टिक से बने एक सर्पिल कप को प्रिंट करते समय ली गई तस्वीरें

मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (MIT) के इंजीनियरों ने FDM / FFF विधि का उपयोग करते हुए 3D प्रिंटिंग के लिए एक नया प्रिंटड डिजाइन तैयार किया है, जो फ्यूजन डिपोजिशन मॉडलिंग है। पारंपरिक पहिये के बजाय, उन्होंने बनावट वाले धागे को खिलाने के "पेचदार" तरीके का इस्तेमाल किया। इससे धागे के साथ संपर्क क्षेत्र में वृद्धि हुई, जिसके कारण हीटिंग दर, बाहर निकालना बल और मुद्रण की गति नाटकीय रूप से बढ़ गई।

FDM / FFF कम लागत वाले डेस्कटॉप 3D प्रिंटर में उपयोग की जाने वाली सबसे सामान्य मुद्रण विधि है। दस गुना मुद्रण त्वरण आपको एक घंटे में नहीं बल्कि कुछ मिनटों में छोटे प्लास्टिक भागों को मुद्रित करने की अनुमति देता है (ऊपर चित्रण देखें)। इकट्ठे प्रोटोटाइप ने 127 सेमी 127 / घंटा की गति दिखाई, जो व्यावसायिक रूप से उपलब्ध एफडीएम प्रिंटर की तुलना में लगभग 7 गुना तेज है। अधिकतम बाहर निकालना दर (282 सेमी³ / घंटा) उनकी तुलना में लगभग 14 गुना अधिक है। आधुनिक पारंपरिक 3 डी प्रिंटर में, गति आमतौर पर 20 सेमी h / घंटा से अधिक नहीं होती है, यह वास्तव में धीमी है।

एफडीएम / एफएफएफ पद्धति का उपयोग करने वाली मौजूदा 3 डी प्रिंटिंग प्रौद्योगिकी में अधिकतम मुद्रण गति पर कई अंतर्निहित प्रतिबंध हैं - ये समर्थन फ्रेम पर प्रिंट सिर के आंदोलन की गति, बाहर निकालना बल और पतले कक्ष की लंबाई पर प्रतिबंध हैं। एमआईटी इंजीनियर इन सीमाओं को विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए एक्सट्रूज़र, एक लेजर-हीट फ़िलामेंट थिनर और दो सर्वोमोटर के साथ एच-आकार के समर्थन फ्रेम के साथ पार करने में सक्षम थे। इसने हमें एक्सट्रूज़न बल, फिलामेंट की हीटिंग दर और प्रिंट हेड की गति को क्रमशः बढ़ाने की अनुमति दी।


समर्थन फ्रेम, एक्सट्रूज़न बल और थिनर चैम्बर की लंबाई पर प्रिंट हेड के संचलन की गति पर प्रतिबंध के साथ विभिन्न प्रिंटर मॉडल में प्रिंट रिज़ॉल्यूशन पर परत-दर-परत जमाव की विधि द्वारा मुद्रण की गति की निर्भरता। सभी तीन प्रतिबंधात्मक घटता के तहत कुल क्षेत्र प्रणाली की सैद्धांतिक रूप से संभव गति से मेल खाती है। आइकन चार व्यावसायिक रूप से उपलब्ध 3 डी प्रिंटर के प्रदर्शन को दिखाते हैं। दाईं ओर एक गर्मी-संचालन सामग्री के माध्यम से तापमान का प्रवेश दिखाता है जिसमें उच्च फ़ीड दरों पर गर्मी करने का समय नहीं होता है

एक्सट्रूज़न और हीटिंग तंत्र को कॉम्पैक्ट प्रिंट हेड में रखा जाता है, जो बनावट वाले प्लास्टिक फिलामेंट्स प्राप्त करता है और प्रिंटिंग से पहले सामग्री को जल्दी से गर्म करता है।


बाएं: एक फीडर के साथ एक प्रिंट सिर की तस्वीर और काम करने वाले भाग (गर्म अंत) का एक लेजर हीटर। दाएं: उत्पादन अनुभाग का अनुभागीय मॉडल। यहां यह दिखाया गया है कि लेजर किस तरह फिलामेंट के साथ संपर्क करता है, एक प्रतिबिंबित सोने की पन्नी के साथ अंदर से कवर किए गए क्वार्ट्ज कक्ष से गुजरता है। लेजर हीटिंग चैम्बर के बाद, थ्रेड संपर्क हीटिंग चैम्बर में प्रवेश करता है

प्रिंट गति प्रिंट हेड की गति पर निर्भर करती है, और यह बदले में, प्रिंट रिज़ॉल्यूशन पर निर्भर करती है। इस प्रकार, अधिकतम गति और अधिकतम रिज़ॉल्यूशन एक ही समय में अप्राप्य हैं, इसलिए आपको इन दोनों विशेषताओं में से एक को त्यागते हुए एक स्वीकार्य समझौता खोजना होगा।

FastFFF डेवलपर्स का मानना ​​है कि उच्च गति 3 डी प्रिंटिंग इस तकनीक का उपयोग करने के नए तरीकों और नए व्यापार मॉडल के लिए अवसर खोलती है जब कॉम्पैक्ट भागों को एक-दो मिनट में बनाया जाता है, एक घंटे में नहीं। कार्डिनल त्वरण यह विश्वास करने का कारण देता है कि 3 डी प्रिंटिंग के उपयोग का दायरा विस्तृत होगा। "अगर मैं एक भाग, शायद एक ब्रैकेट या गियर, पाँच से दस मिनट में, और एक घंटे में नहीं, या अगले दिन के बजाय ज्यादातर लंच ब्रेक के लिए प्रोटोटाइप कर सकता हूं, तो मैं जल्दी से उत्पादों का विकास, निर्माण और परीक्षण कर सकता हूं," अनास्तासैन जॉन हार्ट कहते हैं (अनास्तासियस जॉन हार्ट), निर्माण और उत्पादकता के लिए प्रयोगशाला के एसोसिएट प्रोफेसर और निदेशक और मेकोनोसेंथिस ग्रुप। - यदि मैं एक रिपेयरमैन हूं और एक कार में एक तेज 3 डी प्रिंटर का अनुवाद करता हूं, तो मैं जल्द से जल्द टूटने के कारण का पता लगाकर मरम्मत के लिए कस्टम पार्ट्स प्रिंट कर सकता हूं। गोदाम में जाने और इस विस्तार की तलाश करने की आवश्यकता नहीं है। ” प्रोफेसर ने आपातकालीन एम्बुलेंस और सभ्यता से दूरदराज के क्षेत्रों में उच्च गति 3 डी प्रिंटिंग का उपयोग करने की संभावना का उल्लेख किया।


अभी भी उच्च तापमान पर थर्माप्लास्टिक और उच्च बाहर निकालना बलों की आवश्यकता वाली समग्र सामग्री के साथ मुद्रण के लिए वर्णित तकनीक को अनुकूलित करने का एक विकल्प है।

इंजीनियरों ने विभिन्न आकृतियों के हिस्सों (नीचे फोटो में) को प्रिंट करके नए 3 डी प्रिंटर की क्षमताओं का प्रदर्शन किया। उनमें से प्रत्येक को मुद्रित करने में कई मिनट लगे।



वैज्ञानिक लेख 2 जुलाई, 2017 को प्रीप्रिंट साइट arXiv.org पर पोस्ट किया गया था (arXiv: 1709.05918v1), और इसे 14 अक्टूबर, 2017 को एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (doi: 10.1016 / j.adadma.2017.10.016) में भी प्रकाशित किया गया था।