麻省理工开发了一种新型FDM 3D打印机，可以自动为未知材料创建参数

南极熊导读：大多数3D打印机上都可以找到批量生产的聚合物的材料预设。然而，可持续和回收材料的3D打印参数需要手动调整。这种反复试验的过程可能令人沮丧且耗时，限制了环保长丝材料的采用。

△麻省理工研究人员开发的3D打印机，可以为未知材料自动生成参数

2024年4月17日，南极熊获悉，来自麻省理工学院比特和原子中心(CBA)、美国国家标准与技术研究所(NIST)和希腊国家科学研究中心(Demokritos)的专家正在努力改变这一现状。该团队研发了一款新型FDM 3D打印机，该打印机能够根据用户所需的输出，自行确定最佳的打印参数，从而减少了用户需要手动调整参数的工作量。

△该研究的论文题目为“在熔丝沉积成型过程中，通过在线测量来发现参数”（传送门）

根据该团队的研究论文，这种新的方法可以增加可持续材料的使用，从而减少对难以回收的化石燃料聚合物的依赖，有利于环境保护和可持续发展。

该研究的作者Neil Gershenfeld解释说：“在这篇论文中，我们展示了一种方法，可以采用所有这些有趣的材料，这些材料以生物为基础，由各种可持续来源制成，并表明打印机可以自己找出如何打印这些材料。我们的目标是让3D打印更加可持续。”

△研究人员改造了带有附加传感器的挤出机

自动生成材料参数

使用可再生和回收材料进行3D打印是一项具有挑战性的工作。由于材料特性的不同，没有两种材料是相同的。例如，生物基聚合物可以根据季节的不同采用不同的植物混合物，这就给确定使用何种3D打印参数带来了问题。

研究人员的新方法通过自动识别先前未知材料的最佳参数，克服了这些难题。为此，研究小组采用了麻省理工学院实验室的一台3D打印机，并在挤出机上添加了三个传感器。称重传感器用于测量施加在长丝上的压力，而进给速率传感器则跟踪长丝厚度和材料推入3D打印机热端的速率。

针对每种材料进行了20分钟的测试，旨在记录不同流速下的多个温度和压力读数。

在测试过程中，研究小组将3D打印机的喷嘴温度设置为290℃，这是其可能达到的最高温度。材料以固定的速度挤出。然后关闭加热器，继续将长丝推入热端。

△研究团队对这种自动选择打印参数的方法的评估中，通过将测试打印机的热端配置与仪表化挤出机的热端配置相匹配，并通过现成的切片器运行提取的参数，在测试打印上部署功能拟合和测试数据

研究小组将他们收集到的数据输入到一个特定的数学函数中，这个函数会根据输入的数据自动生成最适合的参数。这些参数随后被输入到3D打印切片软件中，以便对材料进行最佳效果的3D打印。

该团队试验了六种不同的材料，其中许多是生物基材料。他们的方法能自动生成参数，从而成功制造出复杂的物体。

圣地亚哥大学行政与经济学院副教授Alysia Garmulewicz解释道：“这种方法为使用这些复杂材料进行3D打印提供了一种新的途径，克服了这些材料的不确定性和变化性，从而打开了新的发展空间。”

展望未来，麻省理工学院领导的团队计划将其流程直接连接到3D打印软件，从而无需手动输入参数。