MIT は未知の材料のパラメータを自動作成する新しい FDM 3D プリンターを開発

MIT は未知の材料のパラメータを自動作成する新しい FDM 3D プリンターを開発
この投稿は Bingdunxiong によって 2024-4-17 11:41 に最後に編集されました

Antarctic Bear の紹介:大量生産されたポリマーのマテリアルプリセットは、ほとんどの 3D プリンターで見つかります。ただし、持続可能なリサイクル材料の 3D プリント パラメータは手動で調整する必要があります。この試行錯誤のプロセスはイライラさせ、時間がかかり、環境に優しいフィラメント材料の採用を制限する可能性があります。

△MITの研究者が開発した3Dプリンターは、未知の材料のパラメータを自動生成できる
2024年4月17日、Antarctic Bearは、MITビット・アトムセンター(CBA)、アメリカ国立標準技術研究所(NIST)、ギリシャ国立科学研究センター(Demokritos)の専門家たちがこの状況を変えるために取り組んでいることを知りました。チームは、ユーザーの希望する出力に基づいて最適な印刷パラメータを決定し、ユーザーが手動でパラメータを調整するために必要な作業量を削減できる新しい FDM 3D プリンターを開発しました。

△研究論文のタイトルは「ヒューズ堆積プロセス中のオンライン測定によるパラメータの発見」(ポータル)
チームの研究論文によると、この新しい方法により持続可能な材料の使用が増え、リサイクルが難しい化石燃料ポリマーへの依存が減り、環境保護と持続可能な開発に役立つ可能性があるという。

「この論文では、バイオベースでさまざまな持続可能な資源から作られた興味深い材料をすべて取り上げ、プリンターがそれらを自分で印刷する方法を見つけ出す方法を示しています」と、研究の著者であるニール・ガーシェンフェルド氏は説明する。「私たちの目標は、3D 印刷をより持続可能なものにすることです。」

△研究者らは、追加のセンサーを搭載した押出機を改造した。
材料パラメータを自動生成

再生可能素材やリサイクル素材を使った 3D プリントは、挑戦的な取り組みです。材料の特性の違いにより、同じ材料は二つとありません。たとえば、バイオベースのポリマーには季節に応じてさまざまな植物のブレンドが組み込まれる可能性があるため、どの 3D プリント パラメータを使用するかを決定する際に問題が発生します。

研究者たちの新しい方法は、これまで未知だった材料の最適なパラメータを自動的に特定することで、これらの課題を克服します。これを実現するために、チームはMITの研究室から3Dプリンターを入手し、押し出し機に3つのセンサーを追加しました。ロード セルはフィラメントに加えられる圧力を測定するために使用され、送り速度センサーはフィラメントの厚さと材料が 3D プリンターのホット エンドに押し込まれる速度を追跡します。

異なる流量で複数の温度と圧力の測定値を記録することを目的として、各材料に対して 20 分間のテストを実施しました。

テスト中、チームは 3D プリンターのノズル温度を、到達可能な最高温度である 290°C に設定しました。材料は一定の速度で押し出されます。次にヒーターをオフにして、フィラメントをホットエンドに押し続けます。

△印刷パラメータを自動的に選択するこの方法の評価では、研究チームは、テストプリンターのホットエンド構成を計装された押出機のホットエンド構成と一致させ、抽出されたパラメータを市販のスライサーに通すことで、関数フィッティングとテストデータをテスト印刷に展開しました。研究チームは収集したデータを特定の数学関数に入力し、入力データに基づいて最適なパラメータを自動的に生成しました。これらのパラメータは 3D プリント スライシング ソフトウェアに入力され、材料を最適に 3D プリントします。

研究チームは6種類の異なる材料を試したが、その多くはバイオベースのものだった。彼らの方法は、複雑なオブジェクトを正常に製造するためのパラメータを自動的に生成できます。

「この方法は、これらの複雑な材料で3Dプリントする新しい方法を提供し、これらの材料の不確実性と変動性を克服し、新しい可能性を切り開きます」とサンディエゴ大学経営経済学部の准教授、アリシア・ガルミュレヴィッツ氏は説明する。

今後、MIT が率いるチームは、プロセスを 3D 印刷ソフトウェアに直接接続し、手動でパラメータを入力する必要性をなくす予定です。




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