使用3D打印制作的物體比傳統(tǒng)制造方法制造的物體更輕，更堅(jiān)固，更復(fù)雜。但是，在3D打印改變大多數(shù)設(shè)備的生產(chǎn)之前，必須克服一些技術(shù)挑戰(zhàn)。
商業(yè)上可獲得的打印機(jī)通常僅提供高速，高精度或高質(zhì)量的材料。他們很少提供所有這三種，限制了它們作為制造工具的實(shí)用性。如今，3D打印主要用于原型設(shè)計(jì)和專業(yè)零件的小批量生產(chǎn)。
現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的一家創(chuàng)業(yè)公司Inkbit正在致力于將3D打印的所有好處帶到以前從未打印過(guò)的大量產(chǎn)品中 – 并且它的目標(biāo)是大量破壞生產(chǎn)過(guò)程中的生產(chǎn)過(guò)程。各種行業(yè)。
該公司正在通過(guò)將其多材料噴墨三維打印機(jī)與機(jī)器視覺(jué)和機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)配對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。視覺(jué)系統(tǒng)在打印時(shí)全面掃描對(duì)象的每一層以實(shí)時(shí)糾正錯(cuò)誤，而機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)使用該信息來(lái)預(yù)測(cè)材料的翹曲行為并制作更準(zhǔn)確的最終產(chǎn)品。
Inkbit聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Davide Marini博士說(shuō)：“該公司誕生于賦予3D眼睛和大腦三維打印機(jī)的想法?！?br />
這個(gè)想法解開(kāi)了Inkbit機(jī)器的一系列應(yīng)用。該公司表示，它可以比其他打印機(jī)更準(zhǔn)確地打印更靈活的材料。如果將包括計(jì)算機(jī)芯片或其他電子元件的物體放置在打印區(qū)域上，則機(jī)器可以精確地在其周圍打印材料。當(dāng)一個(gè)物體完成后，機(jī)器會(huì)保留一個(gè)可用于質(zhì)量保證的數(shù)字復(fù)制品。
Inkbit仍然是一家早期公司。它目前有一臺(tái)可操作的生產(chǎn)級(jí)打印機(jī)。但它將在今年晚些時(shí)候開(kāi)始銷售印刷產(chǎn)品，首先是與約翰遜和約翰遜的試點(diǎn)，然后明年銷售它的打印機(jī)。如果Inkbit能夠利用出售醫(yī)療設(shè)備，消費(fèi)產(chǎn)品和汽車零部件的公司的當(dāng)前興趣，其機(jī)器將在未來(lái)幾年內(nèi)在數(shù)十億美元的市場(chǎng)中扮演領(lǐng)先的生產(chǎn)角色，從牙科矯正器到工業(yè)工具和睡眠呼吸暫停面罩。
“每個(gè)人都知道3D打印的優(yōu)勢(shì)是巨大的，”Marini說(shuō)。 “但是大多數(shù)人在采用它時(shí)遇到了問(wèn)題。這項(xiàng)技術(shù)還沒(méi)有到來(lái)。我們的機(jī)器是第一個(gè)可以學(xué)習(xí)材料屬性并預(yù)測(cè)其行為的機(jī)器。我相信它將具有變革性，因?yàn)樗鼘⑹谷魏稳硕寄軌蚍浅Ｑ杆俚貜囊粋€(gè)想法轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)可用的產(chǎn)品。它為每個(gè)人開(kāi)辟了商機(jī)。
有潛力的打印機(jī)
今天印刷的一些最硬的材料也是當(dāng)前制造工藝中最常用的材料。其中包括硅樹(shù)脂等橡膠類材料和環(huán)氧樹(shù)脂等高溫材料，這些材料通常用于絕緣電子產(chǎn)品以及各種消費(fèi)品，健康產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品。
這些材料通常難以印刷，導(dǎo)致分布不均勻和印刷過(guò)程失敗，如堵塞。隨著時(shí)間的推移，它們也傾向于在邊緣收縮或變圓。 Inkbit聯(lián)合創(chuàng)始人Wojciech Matusik，電氣工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)副教授，Javier Ramos BS ’12 SM ’14，Wenshou Wang和KirilVidim?eSM’14多年來(lái)一直在Matusik的Computational Fabrications Group中研究這些問(wèn)題。計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室（CSAIL）。
2015年，聯(lián)合創(chuàng)始人是一群研究人員，他們創(chuàng)造了一臺(tái)成本相對(duì)較低，精確的3D打印機(jī)，可以利用機(jī)器視覺(jué)一次打印10種材料。這項(xiàng)壯舉引起了許多對(duì)將生產(chǎn)過(guò)渡到3D打印感興趣的大公司的關(guān)注，第二年，四位工程師得到了Deshpande中心的支持，將他們將機(jī)器視覺(jué)與3D打印相結(jié)合的想法商業(yè)化。
在麻省理工學(xué)院，Matusik的研究小組使用簡(jiǎn)單的3-D掃描儀來(lái)跟蹤機(jī)器的進(jìn)度。對(duì)于Inkbit的第一臺(tái)打印機(jī)，創(chuàng)始人希望大大改善他們機(jī)器的“眼睛”。他們決定使用光學(xué)相干斷層掃描（OCT）掃描儀，該掃描儀使用長(zhǎng)波長(zhǎng)的光來(lái)透過(guò)材料表面并以分辨率達(dá)到人類頭發(fā)寬度的分?jǐn)?shù)來(lái)掃描材料層。
由于OCT掃描儀傳統(tǒng)上僅供眼科醫(yī)生用于檢查患者眼睛表面以下，因此唯一可用的掃描儀對(duì)于掃描3D打印部件的每一層都太慢了 – 因此Inkbit的團(tuán)隊(duì)“咬緊牙關(guān)”，就像Marini一樣描述它，并建立了一個(gè)定制的OCT掃描儀，他說(shuō)比現(xiàn)在市場(chǎng)上的任何其他東西快100倍。
當(dāng)打印和掃描圖層時(shí)，公司專有的機(jī)器視覺(jué)和機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)自動(dòng)糾正任何錯(cuò)誤，并主動(dòng)補(bǔ)償變幻無(wú)常的材料的翹曲和收縮行為。這些工藝通過(guò)去除其他一些打印機(jī)使用的輥?zhàn)雍凸蔚秮?lái)進(jìn)一步擴(kuò)大公司能夠打印的材料范圍，以確保精確度，當(dāng)與難以打印的材料一起使用時(shí)容易卡住。
該系統(tǒng)旨在允許用戶在同一臺(tái)機(jī)器上原型化和制造新對(duì)象。 Inkbit目前的工業(yè)打印機(jī)有16個(gè)打印頭，用于制作多材料部件和一個(gè)足夠大的打印塊，每年可生產(chǎn)數(shù)十萬(wàn)個(gè)拳頭大小的產(chǎn)品（或更少數(shù)量的大型產(chǎn)品）。該機(jī)器的非接觸式噴墨設(shè)計(jì)意味著增加后續(xù)迭代的尺寸將像擴(kuò)展打印塊一樣簡(jiǎn)單。
“之前，人們可以使用多材料打印機(jī)制作原型，但他們無(wú)法真正制造最終零件，”Matusik說(shuō)，并指出Inkbit零件的后處理可以完全自動(dòng)化。 “這是使用任何其他制造方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)的?！?/span>
Inkbit的3-D打印機(jī)可以大批量生產(chǎn)多材料物體（如上圖所示的夾管閥）。由Inkbit提供
Inkbit機(jī)器的新穎功能意味著創(chuàng)始人想要打印的一些材料不可用，因此該公司已經(jīng)創(chuàng)建了一些自己的化學(xué)品，以將其產(chǎn)品的性能提升到極限。明年將在打印機(jī)Inkbit上提供用于在打印前混合兩種材料的專有系統(tǒng)。兩部分化學(xué)混合系統(tǒng)將使該公司能夠印刷更廣泛的工程級(jí)材料。
Inkbit的戰(zhàn)略合作伙伴強(qiáng)生公司正在收購(gòu)首批打印機(jī)之一。麻省理工學(xué)院?jiǎn)?dòng)交換加速器（STEX25）也有助于將Inkbit暴露給Amgen，Asics，BAE Systems，Bosch，Chanel，Lockheed Martin，Medtronic，Novartis等領(lǐng)先企業(yè)。
如今，創(chuàng)始人花費(fèi)了大量時(shí)間來(lái)教育那些以前從未能夠?qū)ζ洚a(chǎn)品進(jìn)行3D打印的產(chǎn)品設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì) – 更不用說(shuō)將電子元件整合到3D打印部件中了。
設(shè)計(jì)師和發(fā)明者可能需要一段時(shí)間才能充分利用集成的多材料3D打印解鎖的可能性。但就目前而言，Inkbit正在努力確保在未來(lái)的時(shí)候，最富有想象力的人們將擁有一臺(tái)可以使用的機(jī)器。
“有些事情遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了它的時(shí)代，”馬圖西克說(shuō)。 “我認(rèn)為人們將如何將其用于最終產(chǎn)品將會(huì)非常有吸引力。”
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