天才想法！弗吉尼亚理工大学实验室搭建出可一体化3D打印的操作平台

导读：如果有一台机器可以从头开始打印任何车辆怎么办？不仅是底盘，还有电池、电机、电路板都能一气呵成的制造出来？这样的机器可能吗？

2023年2月21日，南极熊获悉，弗吉尼亚理工大学 (VT)增材制造系统设计、研究和教育 (DREAMS) 实验室的一个小组正试图将上述想法变为现实。该团队最近在《AdditiveManufacturing Letters》上发表了一篇题为“Hybrid additive roboticworkcell for autonomous fabrication of mechatronic systems - A case study ofdrone fabrication”论文，详细介绍了结合 3D 打印和机器人装配的自动化制造操作平台。这种设置可以创造任何想象中的机器人车辆，并且可以完全消除对人为干预的需要。

相关论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772369022000676?via%3Dihub

VT 的这个项目在ChristopherWilliams 博士的领导下已经酝酿了几年，直到一群本科生提出想要3D打印一架完成后能够直接从构建板上飞走的无人机时，这一想法被彻底点燃。虽然3D打印所有的组件被证明是困难的，但该小组回避了这个问题，并问道："有没有一种方法可以打印出90%的无人机，然后利用机器人组装来整合其余的10%？"答案是什么？当然是肯定有的。

威廉姆斯（Williams）教授的实验室已经开发了许多使这一想法成为现实所需的单个元素，现在，该小组要做的就是把这些碎片组合起来。这不是一件容易的事，本科生们试验了许多方法，以找到哪种组合最有效。该小组最终选择了一个机械臂，它给了他们所需的运动自由，并允许他们轻松地从3D打印过渡到组装，反之亦然。

△团队负责人Tadek Kosmal与团队合作，用机械臂打印出无人机底盘。 (来源：弗吉尼亚理工大学)

威廉姆斯说。"机器人手臂的灵活性使我们能够在打印过程中更换工具，这样我们就可以在打印过程中把马达、电池和电线等外来物体放入物体中。这为我们提供了一条在单个机器人操作平台中制造完整的功能性机电组件的途径。"

在接下来的几个月里，学生们一点一点地调整他们的操作平台，直到他们把所有的坏代码、坏打印和坏装配从他们的机器中驱除。经过无数个小时的调试，他们终于在2022年4月25日成功地完成了第一次打印和发射。

DREAMS 团队很快庆祝了他们的金牌，并且已经在设计 2.0 版。 他们的新装置将尝试纳入更大的机器人，并将它们同步化为 "机械芭蕾"。他们希望增加印打印件的尺寸，并尽可能有效地建造它们。

△研究团队的操作平台2.0版本正在使用一个较大的机器人来打印无人机。(来源：弗吉尼亚理工大学)

威廉姆斯说："我认为这个项目代表了增材制造的未来。现在是时候超越在预制箱中打印静态零件的范围，是时候开始思考如何将3D打印技术整合到先进的制造工作流程中，以实现真正的多功能产品的创造。"

这个操作平台有很大的潜力，可以立即用于制造火星和地球上的无人驾驶任务的侦察车。时间会告诉我们这个机器是否会成为增材制造领域的柴可夫斯基，但即使它只是一个阿道夫-亚当，它仍然会对3D打印和装配领域有突破性的意义。

这个项目最初从NASA大学生研究挑战赛获得了7.5万美元（https://nari.arc.nasa.gov/usrc），随后又从波音、Braskem、Cube Pilot、KDEDirect、Northrop Grumman、RoboDK、Stäubli和Xoar获得了额外的4万美元资金。

△获奖信息