autodesk申請(qǐng)多材料FDM 3D打印技術(shù)專(zhuān)利

寂靜天花板

  上周，autodesk發(fā)布了一個(gè)非常有趣的的創(chuàng)新專(zhuān)利，詳細(xì)介紹了多顏色、多噴嘴的FDM/FFF 3D打印方法。這個(gè)專(zhuān)利是在去年9月份申請(qǐng)的。盡管我們已經(jīng)看到過(guò)很多創(chuàng)業(yè)公司想出了各種將線(xiàn)材混合打印的方法。但是autodesk這個(gè)名為“材料分配系統(tǒng)（Material Dispensing System）”的專(zhuān)利非常全面，在一個(gè)專(zhuān)利中覆蓋了多個(gè)方法、技術(shù)。

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首先是用在一臺(tái)FDM/FFF機(jī)器上的單個(gè)熱端混合多種線(xiàn)材，最多可達(dá)到7種不同的線(xiàn)材。您可能會(huì)認(rèn)為這樣的工藝會(huì)無(wú)比昂貴，或者會(huì)使機(jī)器變得巨慢無(wú)比，因?yàn)橐?部不同的電機(jī)將線(xiàn)材一根一根地送進(jìn)去，而且7部電機(jī)加在一起也是一個(gè)很重的重量，有可能影響打印頭的移動(dòng)。但是autodesk想出了多種方法來(lái)克服這些問(wèn)題。

第一種方法是把每部電機(jī)都固定在3D打印機(jī)的框架上，然后將線(xiàn)材送到單個(gè)熱端那里混合。不過(guò)這種方法只解決了電機(jī)的重量問(wèn)題，仍然需要用不同的馬達(dá)將線(xiàn)材分別送進(jìn)去。第二種方法就相當(dāng)巧妙，他們用一部電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)所有7根線(xiàn)材。之所以能夠做到這一點(diǎn)，是因?yàn)樗麄儼l(fā)明了一種新裝置P1。正如您可以在下面的圖片中能看到的那樣，這個(gè)方法利用打印機(jī)的自然運(yùn)動(dòng)來(lái)改變?cè)跀D出機(jī)中的線(xiàn)材，只需要用一部電機(jī)來(lái)將7根線(xiàn)材送到熱端。
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如上圖所示，他們?cè)谙挛闹忻枋隽诉@種切換選定線(xiàn)材的方法：

“當(dāng)選擇臂3016被側(cè)向推時(shí)，它會(huì)導(dǎo)致棘輪臂3020推動(dòng)和旋轉(zhuǎn)選擇器環(huán)3032。當(dāng)選擇器環(huán)3032轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪臂3026和滾輪3042也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。輥3042滾動(dòng)當(dāng)前嚙合的傘齒輪3028，導(dǎo)致后者與傳動(dòng)齒輪3046脫離，輥3042然后滾動(dòng)到下一個(gè)傘齒輪3028上，導(dǎo)致它被徑向向內(nèi)推動(dòng)，從而與傳遞齒輪3046嚙合。因此，當(dāng)馬達(dá)3006轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就會(huì)導(dǎo)致相關(guān)聯(lián)的線(xiàn)材3036被驅(qū)動(dòng)。當(dāng)選擇器臂3016上的力消失后，它會(huì)被彈簧3024彈回到其標(biāo)稱(chēng)位置，棘輪臂3020也相應(yīng)地向后移動(dòng)滑過(guò)傾斜齒3034。該選擇動(dòng)作可以在同一方向上無(wú)限期重復(fù)，不需要進(jìn)行反向動(dòng)作來(lái)選擇任何特定的線(xiàn)材。”

用這種方法，也可以改變噴嘴的不同尺寸，使得用戶(hù)可以在一個(gè)打印項(xiàng)目?jī)?nèi)隨時(shí)打印更厚或更薄的層。為了做到這一點(diǎn)，發(fā)明人詳細(xì)介紹了一個(gè)噴嘴系統(tǒng)，如下圖所示，它會(huì)擠出混合線(xiàn)材（顯示為2006），或在通過(guò)各種尺寸的噴嘴（顯示為2016、2018和2020）擠出單色線(xiàn)材。例如，用戶(hù)可以通過(guò)噴嘴（2006）打印一種彩色混合物，然后當(dāng)他需要打印較厚的填充材料而且無(wú)需限定任何顏色時(shí)，就可以將3D打印機(jī)切換到較大的噴嘴（2016），以更快的速率打印填充。隨后，如果在同一項(xiàng)目中需要以特定顏色3D打印一個(gè)很薄的層時(shí)，打印機(jī)又會(huì)將其切換到噴嘴（2020）。這個(gè)系統(tǒng)如下圖所示：

本發(fā)明還描述了其它幾種將多股線(xiàn)材送入單個(gè)熱端的方法，所有這些都可以用在不同的FDM機(jī)器中。下圖僅僅是其中一種方法，它實(shí)際是將6個(gè)電機(jī)與一個(gè)熱端綁在了一起。

   autodesk在這次專(zhuān)利申請(qǐng)中出示的另外一種很有前途的方法一種層疊可選擇的多材料驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)會(huì)通過(guò)導(dǎo)管到將每根線(xiàn)材供給獨(dú)立分配的噴嘴上。這種機(jī)制的描述如下：

“該系統(tǒng)通過(guò)向上推動(dòng)一個(gè)推桿對(duì)應(yīng)的選擇器臂來(lái)實(shí)現(xiàn)線(xiàn)材的選擇。扇區(qū)臂移動(dòng)其它部件來(lái)改變即要送入的線(xiàn)材。選擇器臂只會(huì)向同一個(gè)方向上推，而且可以推送任意次數(shù)，在一個(gè)方向和可被推任意次數(shù)為依次循環(huán)索引通過(guò)所有長(zhǎng)絲“。

盡管在他們的示意圖中只顯示了六種不同的線(xiàn)材，但該專(zhuān)利申請(qǐng)指出，在理論上，不管多少種線(xiàn)材都可以被系統(tǒng)管理并由單個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。

顯然，在過(guò)去兩年里，autodesk已經(jīng)花時(shí)間搞清楚了如何改進(jìn)當(dāng)前的FDM技術(shù)使其能夠?qū)崿F(xiàn)更多細(xì)節(jié)、更為復(fù)雜的打印。有趣的是，這些專(zhuān)利的申請(qǐng)時(shí)間是9個(gè)月前，也就是說(shuō)autodesk還在開(kāi)發(fā)Ember SLA 3D打印機(jī)的時(shí)候就已經(jīng)申請(qǐng)了這些專(zhuān)利。

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