麻省理工学院团队开发的3D打印机比同类3D打印机快10倍

麻省理工学院（MIT）机械合成组的Jamison Go和John Hart教授开发了新的硬件，可以实现快速熔丝制造。桌面3D打印机非常适合创建高质量和复杂的零件，但它们最大的弱点始终是速度。它们一次只能打印一个对象，一次只能打印一个薄层。FDM / FFF 3D打印机有四个速度限制因素：当灯丝被推入喷嘴时可以施加到灯丝上的力量、热量传递到灯丝的速度有多快、它打印头在构建区域周围移动的速度、以及材料在挤出后固化的速率，因为它需要支撑下一层。

他们像大多数其他开发商一样，通过向其喷射空气来解决固化问题，但剩下的障碍需要更多的创造力。当推动灯丝时，通常通过在驱动齿轮和惰轮之间运行来完成; 在驱动齿轮上施加张力，当驱动齿轮转动时，齿轮咬入灯丝并将其向下推动。如果灯丝上的张力太大，驱动齿轮会进入灯丝并在塑料堆积之前最终失去抓地力。张力太小会导致挤出时的滑动和间隙。

Go和Hart决定将灯丝穿过并用螺纹螺母穿过; 当螺母通过电动机（通过皮带）转动时，灯丝下降。当螺母转动时，防扭辊可防止细丝扭曲。这种挤压方法不仅比典型的驱动齿轮装置更快，而且更精确。

用激光解决了下一次加热灯丝的速度，足以使灯丝完全熔化。石英腔内衬有金反射器，当灯丝穿过腔室时，激光在内部反弹并在灯丝通过传统加热块之前预热灯丝。激光器改进了所有技术。

最后，Go和Hart设计了一种驱动的平行龙门系统，可以快速准确地移动打印头，几乎没有间隙，大多数台式3D打印机在打印速度过快时会出现抖动或波动。在这里，速度主要是通过使用重型机架和强大的电机而不是新颖的解决方案来实现的。

新的打印机在速度测试中吸引了竞争对手，其中包括价值10万美元的商用3D打印机。研究团队制造的3D打印机售价15,000美元，因此不太可能很快上市。这种挤出方法快7到10倍，每小时可生产127立方厘米。打印质量可能更好，可能通过调整缩回和路径设置得到改善，但考虑到3D打印的速度，质量仍然非常好。

Hart还与剑桥大学的讲师Sebastian Pattinson合作，展示了一种用纤维素进行3D打印的技术。纤维素价格便宜，可再生，并且具有理想的机械性能，但是由于纤维素在加热时易于分解，因此用纤维素进行3D印刷已证明是困难的。通过用醋酸盐处理纤维素，它们可以将其溶解在丙酮中并用3D打印机成功挤出。丙酮蒸发（并被捕获），仅留下醋酸纤维素。最后用氢氧化钠浴除去乙酸酯，结果是纤维素部分。这对二人3D打印了一套医用镊子，甚至还用一种抗菌染料注入3D打印件，这种染料对细菌的抵抗力提高了95％。