TUM研究人员发布开源金属3D打印机ReAM250，推动LPBF技术并削减研发成本

2024年12月6日，南极熊获悉，慕尼黑工业大学（TUM）机床与工业管理研究所的研究人员宣布已成功开发出一种新型开源金属3D打印机ReAM250。该设备采用激光粉末床熔合（LPBF）技术，旨在降低研发成本，并简化金属增材制造工艺的监控和控制开发。

△开源金属3D打印机ReAM250

目前，这款设备的构建和操作3D打印机所需的软件、CAD文件、电路图、IO列表和详细文档都已开源。3D设计软件公司Autodesk和激光束偏转技术开发商RAYLASE也参与了这个项目，分别提供开源软件和关键的激光束偏转硬件，支持金属LPBF系统的构建。

值得注意的是，这款开源金属3D打印系统的设计允许用户轻松集成各类传感器，并通过开源软件实现对3D打印过程的完全控制。所有资源都遵循宽松的BSD许可，鼓励工业界进行再利用，甚至可以用于商业开发。

ReAM250系统的开发由TUM增材制造系研究助理David Wenzler领导。Procedia CIRP期刊上发表了关于这款金属3D打印机的基础研究和详细规格。

△研究题目为“reAM250——使用激光束进行金属粉末床熔合过程监控和控制的开源研究平台”（传送门）

如何构建自己的LPBF 3D打印机

TUM团队指出，工业LPBF（激光粉末床熔合）3D打印机的普及受到了零件可重复性和高昂质量保证成本的阻碍。为了克服这些挑战，必须深入研究3D打印过程的监控和控制。

然而，商用LPBF 3D打印机以及配套软件的高昂成本使得许多机构不得不自行构建系统。新入行的研究人员常常因为实施过程的复杂性和高昂成本而感到望而却步，而缺乏标准化则进一步阻碍了研究结果的可转移性。

△ReAM250 3D打印机的关键组件

为了解决这些问题，TUM着手开发了一个易于适应、可自制的开源平台，用于LPBF 3D打印研究。由此产生的reAM250 3D打印机具有高度的模块化，便于集成和适应过程监控系统。这款3D打印机的模块化构建室和z轴提供了250毫米 x 250毫米 x 250毫米的构建体积。此外，保护气体流动系统和真空泵允许用户创建定制的工艺环境。非接触式粉末重涂器可以防止与3D打印机部件发生碰撞，同时支持集成传感器以进行轴内外工艺监控。

△ReAM250的开源文件可通过GitHub页面获取（传送门）

Autodesk的开源软件

在软件方面，reAM250 3D打印机由Autodesk Machine Control Framework (AMCF)进行控制。该开源软件可在reAM250的GitHub页面上免费下载，并支持用户集成第三方硬件，从而促进3D打印机的开放式架构兼容性。

△RAYLASE的AM-MODULE-III（左）和SP-ICE 3扫描控制卡

AMCF通过小型控制系统管理3D打印过程，并与硬件进行通信。这些小型系统负责管理特定的硬件组件，包括可编程逻辑控制器 (PLC)、扫描控制卡和传感器。此外，还提供基于B&R 工业自动化Automation Studio的专用PLC软件，用于连接并操作3D打印机内的所有执行器和传感器。

△Autodesk Fusion中的ReAM250 CAD文件

Autodesk的专有数据准备、刀具路径和CAM平台与reAM250兼容，产品涵盖从CAD内设计、参数化支撑结构生成、切片、刀具路径处理、预测性金属工艺模拟到功率优化的全过程。

reAM250的开源AMCF软件堆栈能够将Autodesk生态系统（包括Autodesk Netfabb和 Autodesk Fusion）与RAYLASE扫描控制器API连接起来。它将流程设置从设计软件 (CAD) 传输到扫描控制器卡及其连接的激光偏转单元，符合3MF开放行业标准，确保数据传输顺畅且无损失。

在金属增材制造领域，开源思维尽管相对较新，却已经开始激发创新与协作的新浪潮。该项目的推出将有助于推动金属3D打印技术的进一步发展和创新，同时降低相关研究和应用的门槛，使更多研究机构和企业能够参与到金属增材制造技术的研究和应用中来。

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