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2021/04/16
怎麼減低3D列印的材料和時間成本？你不可不知的撇步來了！
3D列印不僅為廣泛的行業解決製造問題，也為行業帶來嶄新的創意力，但在製造產品的過程中，難免會造成一些材料及時間的浪費，但你可曾想過，有個撇步可助你減低浪費的成本？
3D列印從消費者產品的定製元件，到可以拯救生命的3D列印牙科產品、以及骨骼和醫療植入物，無疑是項可用於廣泛用途的高級科技。然而，在製造的過程中也造成了大量昂貴且不可持續的浪費，另因列印耗時較長，也使得3D列印難以實施大範圍的作業。每次3D列印機生產定製的物體，尤其是形狀異常的產品時，它必須利用支撐的結構才能在列印機逐層創建時，取得物件的平衡，幫助保持其形狀的完整性，然而，這些支撐必須在列印後手動移除，當需要手工整理時，有可能導致形狀不準確或表面粗糙，加上支撐材料通常無法重複使用，這也導致3D列印廢料問題日益嚴重。
美國南加州大學首次創造了一種低成本、可重複使用的支撐方法，以減少3D列印的支撐浪費，大大提高了3D列印的成本效益和可持續性。這項研究已發表在《Additive Manufacturing》上。
傳統的3D列印採用熱熔堆疊建模(FDM)技術，逐層列印至表面上，而新型的動態控制基地，則使用一個可編程的動態控制表面，由可移動的金屬銷釘代替列印的支撐，當列印機逐步構建產品時，針腳會上升，而在測試後，這方法可節省約35%的材料。
在生物醫學方面，需要使用生物材料進行3D列印，以構建生物組織或器官，而須使用的材料都非常昂貴，價位落在500美元到1000美元之間——而且只是小瓶子的分量。對於標準的FDM列印機而言，材料成本大約是每公斤50美元，但對於生物列印，它更像是每克50美元。因此，假如能節省原本用來作支撐的30%的材料，這對3D列印生物醫學將是巨大的節省成本。
而材料浪費除了對環境和成本有影響外，使用支撐的傳統3D列印工藝也非常耗時。當進行複雜形狀的3D列印時，一半的時間在建造所需部件，另一半的時間則在建造支撐物，可想而知有多麼耗時，因此，就列印時間來說，使用這新方法可節省大約40%的時間。
一個全新的動態控制基地（左邊），可減少列印支撐（中間）的需求，從而減少材料浪費和節省時間。
過去開發的類似原型機，都是依靠單個馬達來提升每個機械支撐，導致產品能耗高，購買成本也高，因此對於3D列印機來說並不划算。因此，如果你有100個移動接腳，並且每個馬達的成本約為10美元，那麼除了控制100種不同馬達的25個控制板外，總共成本為1000美元，整個作業的成本將遠遠超過1萬美元。
研究團隊通過一個移動平台的單一馬達來運作每個單獨的支撐，該平台同時升高了一組金屬接腳，使其成為具有成本效益的解決方案。根據產品的設計，程式的軟體將告訴用戶，他們需要在哪裡向平台的底部添加一系列的金屬管，然後，這些管子的位置將決定哪些銷釘上升到規定的高度，以此支撐3D列印產品，同時也能造成最少的列印支撐浪費。最後結束時，銷釘也得以輕鬆移除，不會損壞到產品。
該系統還很容易就適應大規模的製造，如在汽車，航空航太和遊艇行業。人們已經在為大型汽車和船體，以及傢俱等消費品製造FDM印表機，正如一般人想像的那樣，他們的製造時間真的很長——在這裡，談論的是一整天的時間，因此，如果你能節省一半的時間，您的產品製造時間可以縮短到半天，可見這種方法可為3D列印帶來很多的好處。
最近，該設計團隊已為這項新技術申請了專利。
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