日本开发出一个神奇的3D打印系统Functgraph，不仅可以做三明治，还可以叠衣服

来源：3D打印文化博物馆

据悉，日本明治大学的 Yuto Kuroki 和 Keita Watanabe 开发出了一个独特的3D打印系统，它可以打印、组装和完成各种任务，比如......做三明治，是可以吃的那种。他们把3D打印技术玩出了新高度还把这个系统称之为Functgraph。这个神奇的系统既可以3D打印零件，也可完成特定任务，除了做三明治外还可以叠衣服、包玩具、装配汽车等，所需要的就是人们预设的程序而已，如果缺少任何零件，即时打印就可以，一起来了解一下这个神奇系统吧：

视频：神奇的Functgraph系统 来源：Kuroki Yuto

在先前关于这一主题的论文基础上，研究人员在2020年4D打印和功能制造论坛上提出他们的概念，将Functgraph描述为一种利用传统FDM技术的3D打印机并实现“自动化个人工厂”的方法。如上面的视频所示，Functgraph的运行流程是首先3D打印出执行应用程序所需要的所有对象。然后使用连接在打印头上的操作器移动面板上的对象，根据预设的任务切换打印头上的操作器并逐步完成组装所有打印部件和其他预设任务的要求：在视频中可以看到，Functgraph系统完成了火腿黄瓜三明治、折叠衬衫、包装3D打印兔子和组装玩具汽车。

3D打印系统制作三明治   来源：Kuroki Yuto

折叠衣物 来源：Kuroki Yuto

该系统基于Creality公司的CR-103D打印机运行，在喷头一侧增加了装置，用于安装和切换3D打印出来的操作器，在机器侧面有加装的储藏器，用于放置暂时不用的操作器。打印机依赖一个倒钩来切换操作器，倒钩通过按压操作器并将其卡扣到位而连接成功。工具安装完毕后就可以用来移动面板上的各种3D打印对象并用于完成任务。操作器的功能包括用于分离支撑、折叠打印部件或移动部件的专用挂钩。

3D打印定制的操作器以及切换工具 来源：Kuroki Yuto

除了使用可负担、易用的3D打印机外，作者还需要合适的打印材料和系统设置：PLA材料、玻璃打印板、60℃的制造板表面温度、200℃的挤出机温度。实现目标的关键在于提前设计，特别是研究人员将支撑结构置于关键点，以最大限度地自动化剥离打印板，同时也使用措施确保材料在打印过程中粘附在打印板上。为了保持适当的粘附性，喷头要比通常情况更接近打印面板。

操作器的安装和切换  来源：Kuroki Yuto

在某些情况下，例如打印弹簧结构时，需要使用操作器来去除支撑结构。作者在他们的早期论文中指出：“为了解决这个问题，我们设计了一个易碎的支撑结构和破坏支撑结构的操作器。通过从上到下的推动破坏支撑结构，这是基于3D打印机能够在Z轴方向传递较大力量并且在运行期间对象在X、Y方向的受力较小而实现的。此操作器即厚且长。我们在设计支撑结构时呈现45度的斜坡形式。理想情况下，通过应力模拟和反复试验，可以实现近乎理想的去除效果，这些都是为了最大地实现自动化。

第一作者Kuroki Yuto解释了这个项目的动机，他说：“通过这些应用程序实现的试生产，我们认为Functgraph的优势在于‘用户无需干预就可以获得实现复杂目标的能力’。正如我前面提到的，不需要专业技术、专用机器和人手，而用户只需下载应用程序并在3D打印机上执行，就可以实现自己的要求。我们认为这是个人工厂自动化（个人制造+工厂自动化）。有了Functgraph，3D打印机能面向未来的更多可能性，成为一个执行智能手机程序、在现实世界中提供自动化制造能力的新平台。”

通过3D打印的多个小兔子模型，被自动地放入包装中，研究团队展示了个体自动化制造的可能性。他们认为，全彩打印可以做出更好玩的对象以及更有趣的包装。

把3D打印兔子装入包装盒 来源：Kuroki Yuto

Kuroki Yuto还有个更大的想法：在月球上3D打印出汽车。虽说是个有趣的脑洞，不过从这个想法出发我们可以思考很多挑战：假设你把一台安装了汽车制造程序的3D打印机送到一个像月球这样的贫瘠之地，凭借材料和程序，它就可以生产并组装所需要的对象，比如一辆车。未来即使你在月球上的车坏了，如果基地有这样的3D打印机，即使没有专业知识和帮手，你也可以获得一辆新车。

打印并自动装配好的月球车 来源：Kuroki Yuto

对于探索太空中3D打印的可能性来说，这无疑是一个有创意的想法。至于回到我们的日常生活，这种自动化所消耗的能源和材料是否能弥补用户节省的时间和资源？或许，还有更多需要考虑的：这些材料是否可以生物降解或可重复使用？是否依靠自己获取能源？无论如何，当我们正在自己叠衣服的时候，研究团队正在为个人自动化的前景探索道路。

原文：Michael Molitch-Hou | 3DPrint.com