3D打印剛剛做好噱頭,6D打印又出現了。兩者有什么區別?還要從兩個規則的結構入手。
在去年7月舉辦的“數字未來”暑期設計營中,由同濟大學學生打造的六軸機器人與3D打印機相結合的打印裝置成為一大亮點,旨在掃清設計與制造之間的壁壘,讓建筑師快速準確地實現自己的設計。研究小組稱之為6D印刷,其中6D指的是庫卡機器人的六個軸。
我們說傳統的3D打印方式是按照水平切片打印,然后疊加形成一個整體模型。這個過程只能反映模型的形成狀態,而不能反映結構的自然生長和結構邏輯。從仿生學的角度來看,這個項目模仿蜘蛛織網的原理,即從一個點出發,復雜空間的自然建構邏輯沿著結構路徑生長。
同時,研究團隊還對傳統的打印設備進行了優化,使用庫卡機械臂作為打印頭,可以在空間中沿著不同的路徑打印曲線。其中,打印工具頭采用靈活多變的機械設計,共有四個打印噴嘴,其中三個噴嘴可以定時開啟和關閉,從而在打印過程中改變導線的橫截面形狀,形成類似蜘蛛絲的結構強度的導線。
那么,6D印刷設備是如何工作的呢?主要由庫卡機器人和3D打印噴頭組成。而六軸機器人按照模型中的路徑運動,3D打印噴嘴打印,最終形成空間曲面。位于機械臂末端的工具頭包含四個打印噴嘴,其中三個是可移動噴嘴,由附加電路和機械設備控制,可以在兩種狀態之間擺動。沿著打印路徑,固定噴嘴可以完全貼合模型曲線,三個活動噴嘴可以逐一開合,形成特殊的截面形狀來打印擺動曲線,從而增強模型的結構強度。
在打印之前,機器人、工作頭和錨定平面都要處于準確的校準位置,而最外面的鋁制框架正好保證了這一點,使得整個裝置更加系統和完整。
整個3D打印系統由獨立電路控制,包括供料裝置、擠壓輸送裝置、加熱裝置、速度/溫度控制裝置和操作面板。此外,由于打印頭工作時會產生大量熱量,為了使打印絲立即凝固,該裝置還設計了冷卻系統,利用空氣壓縮機向打印頭前端連續吹大量空氣,使受熱熔化的ABS絲冷卻定型。
庫卡六軸機器人攜帶3D打印噴頭,可根據模型結構進行3D打印,庫卡的移動通過離線編程完成,使空間的3D打印與通用建模軟件完美對接。
最后,讓我們看看6D打印設備的打印頭。特殊路徑之間的3D打印對耗材的結構要求很高。機械臂前端的3D打印噴嘴經過特殊處理,即三個活動噴嘴和一個固定噴嘴,可以打印出類似蜘蛛絲的微結構,打印出的材料也可以立即定型。