TUM研究人員發(fā)布開源金屬3D打印機ReAM250，推動LPBF技術并削減研發(fā)成本

2024年12月6日，南極熊獲悉，慕尼黑工業(yè)大學（TUM）機床與工業(yè)管理研究所的研究人員宣布已成功開發(fā)出一種新型開源金屬3D打印機ReAM250。該設備采用激光粉末床熔合（LPBF）技術，旨在降低研發(fā)成本，并簡化金屬增材制造工藝的監(jiān)控和控制開發(fā)。

△開源金屬3D打印機ReAM250

目前，這款設備的構建和操作3D打印機所需的軟件、CAD文件、電路圖、IO列表和詳細文檔都已開源。3D設計軟件公司Autodesk和激光束偏轉(zhuǎn)技術開發(fā)商RAYLASE也參與了這個項目，分別提供開源軟件和關鍵的激光束偏轉(zhuǎn)硬件，支持金屬LPBF系統(tǒng)的構建。

值得注意的是，這款開源金屬3D打印系統(tǒng)的設計允許用戶輕松集成各類傳感器，并通過開源軟件實現(xiàn)對3D打印過程的完全控制。所有資源都遵循寬松的BSD許可，鼓勵工業(yè)界進行再利用，甚至可以用于商業(yè)開發(fā)。

ReAM250系統(tǒng)的開發(fā)由TUM增材制造系研究助理David Wenzler領導。Procedia CIRP期刊上發(fā)表了關于這款金屬3D打印機的基礎研究和詳細規(guī)格。

△研究題目為“reAM250——使用激光束進行金屬粉末床熔合過程監(jiān)控和控制的開源研究平臺”（傳送門）

如何構建自己的LPBF 3D打印機

TUM團隊指出，工業(yè)LPBF（激光粉末床熔合）3D打印機的普及受到了零件可重復性和高昂質(zhì)量保證成本的阻礙。為了克服這些挑戰(zhàn)，必須深入研究3D打印過程的監(jiān)控和控制。

然而，商用LPBF 3D打印機以及配套軟件的高昂成本使得許多機構不得不自行構建系統(tǒng)。新入行的研究人員常常因為實施過程的復雜性和高昂成本而感到望而卻步，而缺乏標準化則進一步阻礙了研究結果的可轉(zhuǎn)移性。

△ReAM250 3D打印機的關鍵組件

為了解決這些問題，TUM著手開發(fā)了一個易于適應、可自制的開源平臺，用于LPBF 3D打印研究。由此產(chǎn)生的reAM250 3D打印機具有高度的模塊化，便于集成和適應過程監(jiān)控系統(tǒng)。這款3D打印機的模塊化構建室和z軸提供了250毫米 x 250毫米 x 250毫米的構建體積。此外，保護氣體流動系統(tǒng)和真空泵允許用戶創(chuàng)建定制的工藝環(huán)境。非接觸式粉末重涂器可以防止與3D打印機部件發(fā)生碰撞，同時支持集成傳感器以進行軸內(nèi)外工藝監(jiān)控。

△ReAM250的開源文件可通過GitHub頁面獲?。▊魉烷T）

Autodesk的開源軟件

在軟件方面，reAM250 3D打印機由Autodesk Machine Control Framework (AMCF)進行控制。該開源軟件可在reAM250的GitHub頁面上免費下載，并支持用戶集成第三方硬件，從而促進3D打印機的開放式架構兼容性。

△RAYLASE的AM-MODULE-III（左）和SP-ICE 3掃描控制卡

AMCF通過小型控制系統(tǒng)管理3D打印過程，并與硬件進行通信。這些小型系統(tǒng)負責管理特定的硬件組件，包括可編程邏輯控制器 (PLC)、掃描控制卡和傳感器。此外，還提供基于B&R 工業(yè)自動化Automation Studio的專用PLC軟件，用于連接并操作3D打印機內(nèi)的所有執(zhí)行器和傳感器。

△Autodesk Fusion中的ReAM250 CAD文件

Autodesk的專有數(shù)據(jù)準備、刀具路徑和CAM平臺與reAM250兼容，產(chǎn)品涵蓋從CAD內(nèi)設計、參數(shù)化支撐結構生成、切片、刀具路徑處理、預測性金屬工藝模擬到功率優(yōu)化的全過程。

reAM250的開源AMCF軟件堆棧能夠?qū)utodesk生態(tài)系統(tǒng)（包括Autodesk Netfabb和 Autodesk Fusion）與RAYLASE掃描控制器API連接起來。它將流程設置從設計軟件 (CAD) 傳輸?shù)綊呙杩刂破骺捌溥B接的激光偏轉(zhuǎn)單元，符合3MF開放行業(yè)標準，確保數(shù)據(jù)傳輸順暢且無損失。

在金屬增材制造領域，開源思維盡管相對較新，卻已經(jīng)開始激發(fā)創(chuàng)新與協(xié)作的新浪潮。該項目的推出將有助于推動金屬3D打印技術的進一步發(fā)展和創(chuàng)新，同時降低相關研究和應用的門檻，使更多研究機構和企業(yè)能夠參與到金屬增材制造技術的研究和應用中來。

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