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机器人与3D打印完美结合:同济大学学生团队开发出6D打印机

机器人与3D打印完美结合:同济大学学生团队开发出6D打印机

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机器人与3D打印完美结合:同济大学学生团队开发出6D打印机

2014年7月,由同济大学建筑与城规学院主办,同济大学建筑设计研究院、上海同济城市规划设计院和德稻教育协办的为期三周的上海”数字未来”暑期设计工作营。该工作营由同济大学的袁烽副教授组织策划,从2011年开始举办,至今已经办了四届。在此次工作营上,一群来自同济大学的学生创建了一个将6轴KUKA机器人与3D打印机相结合的装置,开发团队称之为6D打印,其实6D指的只是机器人的6个轴。

该团队成员包括史纪、刘浔、罗瑞华、崔宇旗、李晓琳组成,指导老师为来自清华大学的于雷和工作营负责人袁峰副教授,该团队开发的这个结合了6轴机器人的3D打印机,旨在消除“设计”和“制造”之间的界限,让建筑师快速、准确地实现他们的设计。

开发团队称:“传统的3D打印方式依照水平切片打印,而后叠合形成整体模型,这个过程仅仅反映了模型的成型状态,并没有反映结构的自然生长与建构逻辑。本项目从仿生学的角度出发,学习了蜘蛛吐丝织网的建构过程:一种由一点开始,沿着结构路径生长出复杂空间的自然建构逻辑。”

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挤出头

工业机器人通常拥有专用控制系统,但这款实验性质的库卡公司(KUKA)机械手臂采用Arduino MEGA,打造出六轴3D打印机,形状仿造自然界的物质。

这款机械臂安装了特制机头(3D打印挤出头)。从下面的设计图可以发现,温度和挤出头大多交给Arduino MEGA控制。Arduino MEGA是RepRap社区-桌面3D打印机发源地的最爱。

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控制系统的设计图

这个项目的目标之一,就是证明人类开始能够仿效大自然的造物能力。

通过模仿蜘蛛丝的微结构,把特殊造物策略融入3D打印中,让我们得以打印简易的自立式结构,并展示这个结构从无到有的过程。从此一来,仿生打印可以帮助物质发挥潜力,已超越其物质性。

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大自然带来的灵感

大家不一定有库卡机械手臂,但大多数人都买得到Arduino

机械手臂终端的程序控制主要依赖于Arduino。每个打印头里面都有加热器,加热器经过特殊编程,把温度精准控制在适当范围内。管子把压缩空气输送到打印头前方,以冷却并完成物品。材料(ABS塑料)有四个传输系统,皆有各自的伺服电机,就像一般的3D打印机,此外,有一个马达负责旋转位于中央的转盘。传输和旋转的速度,皆通过中央开关来调整,这款机械臂可依照设计者的构想调整结构形状。

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各大学和研发实验室经常使用库卡机械手臂,并结合特制机头,机头端视预期的效果小心替换。

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