日本開發(fā)出一個神奇的3D打印系統(tǒng)Functgraph，不僅可以做三明治，還可以疊衣服

來源：3D打印文化博物館

據(jù)悉，日本明治大學的 Yuto Kuroki 和 Keita Watanabe 開發(fā)出了一個獨特的3D打印系統(tǒng)，它可以打印、組裝和完成各種任務，比如......做三明治，是可以吃的那種。他們把3D打印技術玩出了新高度還把這個系統(tǒng)稱之為Functgraph。這個神奇的系統(tǒng)既可以3D打印零件，也可完成特定任務，除了做三明治外還可以疊衣服、包玩具、裝配汽車等，所需要的就是人們預設的程序而已，如果缺少任何零件，即時打印就可以，一起來了解一下這個神奇系統(tǒng)吧：

視頻：神奇的Functgraph系統(tǒng) 來源：Kuroki Yuto

在先前關于這一主題的論文基礎上，研究人員在2020年4D打印和功能制造論壇上提出他們的概念，將Functgraph描述為一種利用傳統(tǒng)FDM技術的3D打印機并實現(xiàn)“自動化個人工廠”的方法。如上面的視頻所示，F(xiàn)unctgraph的運行流程是首先3D打印出執(zhí)行應用程序所需要的所有對象。然后使用連接在打印頭上的操作器移動面板上的對象，根據(jù)預設的任務切換打印頭上的操作器并逐步完成組裝所有打印部件和其他預設任務的要求：在視頻中可以看到，F(xiàn)unctgraph系統(tǒng)完成了火腿黃瓜三明治、折疊襯衫、包裝3D打印兔子和組裝玩具汽車。

3D打印系統(tǒng)制作三明治   來源：Kuroki Yuto

折疊衣物 來源：Kuroki Yuto

該系統(tǒng)基于Creality公司的CR-103D打印機運行，在噴頭一側(cè)增加了裝置，用于安裝和切換3D打印出來的操作器，在機器側(cè)面有加裝的儲藏器，用于放置暫時不用的操作器。打印機依賴一個倒鉤來切換操作器，倒鉤通過按壓操作器并將其卡扣到位而連接成功。工具安裝完畢后就可以用來移動面板上的各種3D打印對象并用于完成任務。操作器的功能包括用于分離支撐、折疊打印部件或移動部件的專用掛鉤。

3D打印定制的操作器以及切換工具 來源：Kuroki Yuto

除了使用可負擔、易用的3D打印機外，作者還需要合適的打印材料和系統(tǒng)設置：PLA材料、玻璃打印板、60℃的制造板表面溫度、200℃的擠出機溫度。實現(xiàn)目標的關鍵在于提前設計，特別是研究人員將支撐結(jié)構置于關鍵點，以最大限度地自動化剝離打印板，同時也使用措施確保材料在打印過程中粘附在打印板上。為了保持適當?shù)恼掣叫�，噴頭要比通常情況更接近打印面板。

操作器的安裝和切換  來源：Kuroki Yuto

在某些情況下，例如打印彈簧結(jié)構時，需要使用操作器來去除支撐結(jié)構。作者在他們的早期論文中指出：“為了解決這個問題，我們設計了一個易碎的支撐結(jié)構和破壞支撐結(jié)構的操作器。通過從上到下的推動破壞支撐結(jié)構，這是基于3D打印機能夠在Z軸方向傳遞較大力量并且在運行期間對象在X、Y方向的受力較小而實現(xiàn)的。此操作器即厚且長。我們在設計支撐結(jié)構時呈現(xiàn)45度的斜坡形式。理想情況下，通過應力模擬和反復試驗，可以實現(xiàn)近乎理想的去除效果，這些都是為了最大地實現(xiàn)自動化。

第一作者Kuroki Yuto解釋了這個項目的動機，他說：“通過這些應用程序?qū)崿F(xiàn)的試生產(chǎn)，我們認為Functgraph的優(yōu)勢在于‘用戶無需干預就可以獲得實現(xiàn)復雜目標的能力’。正如我前面提到的，不需要專業(yè)技術、專用機器和人手，而用戶只需下載應用程序并在3D打印機上執(zhí)行，就可以實現(xiàn)自己的要求。我們認為這是個人工廠自動化（個人制造+工廠自動化）。有了Functgraph，3D打印機能面向未來的更多可能性，成為一個執(zhí)行智能手機程序、在現(xiàn)實世界中提供自動化制造能力的新平臺。”

通過3D打印的多個小兔子模型，被自動地放入包裝中，研究團隊展示了個體自動化制造的可能性。他們認為，全彩打印可以做出更好玩的對象以及更有趣的包裝。

把3D打印兔子裝入包裝盒 來源：Kuroki Yuto

Kuroki Yuto還有個更大的想法：在月球上3D打印出汽車。雖說是個有趣的腦洞，不過從這個想法出發(fā)我們可以思考很多挑戰(zhàn)：假設你把一臺安裝了汽車制造程序的3D打印機送到一個像月球這樣的貧瘠之地，憑借材料和程序，它就可以生產(chǎn)并組裝所需要的對象，比如一輛車。未來即使你在月球上的車壞了，如果基地有這樣的3D打印機，即使沒有專業(yè)知識和幫手，你也可以獲得一輛新車。

打印并自動裝配好的月球車 來源：Kuroki Yuto

對于探索太空中3D打印的可能性來說，這無疑是一個有創(chuàng)意的想法。至于回到我們的日常生活，這種自動化所消耗的能源和材料是否能彌補用戶節(jié)省的時間和資源？或許，還有更多需要考慮的：這些材料是否可以生物降解或可重復使用？是否依靠自己獲取能源？無論如何，當我們正在自己疊衣服的時候，研究團隊正在為個人自動化的前景探索道路。

原文：Michael Molitch-Hou | 3DPrint.com