3D打印剛剛做好噱頭，6D打印又出現(xiàn)了。兩者有什么區(qū)別？還要從兩個(gè)規(guī)則的結(jié)構(gòu)入手。
在去年7月舉辦的“數(shù)字未來(lái)”暑期設(shè)計(jì)營(yíng)中，由同濟(jì)大學(xué)學(xué)生打造的六軸機(jī)器人與3D打印機(jī)相結(jié)合的打印裝置成為一大亮點(diǎn)，旨在掃清設(shè)計(jì)與制造之間的壁壘，讓建筑師快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)。研究小組稱之為6D印刷，其中6D指的是庫(kù)卡機(jī)器人的六個(gè)軸。
我們說(shuō)傳統(tǒng)的3D打印方式是按照水平切片打印，然后疊加形成一個(gè)整體模型。這個(gè)過(guò)程只能反映模型的形成狀態(tài)，而不能反映結(jié)構(gòu)的自然生長(zhǎng)和結(jié)構(gòu)邏輯。從仿生學(xué)的角度來(lái)看，這個(gè)項(xiàng)目模仿蜘蛛織網(wǎng)的原理，即從一個(gè)點(diǎn)出發(fā)，復(fù)雜空間的自然建構(gòu)邏輯沿著結(jié)構(gòu)路徑生長(zhǎng)。
同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)還對(duì)傳統(tǒng)的打印設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化，使用庫(kù)卡機(jī)械臂作為打印頭，可以在空間中沿著不同的路徑打印曲線。其中，打印工具頭采用靈活多變的機(jī)械設(shè)計(jì)，共有四個(gè)打印噴嘴，其中三個(gè)噴嘴可以定時(shí)開啟和關(guān)閉，從而在打印過(guò)程中改變導(dǎo)線的橫截面形狀，形成類似蜘蛛絲的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的導(dǎo)線。
那么，6D印刷設(shè)備是如何工作的呢？主要由庫(kù)卡機(jī)器人和3D打印噴頭組成。而六軸機(jī)器人按照模型中的路徑運(yùn)動(dòng)，3D打印噴嘴打印，最終形成空間曲面。位于機(jī)械臂末端的工具頭包含四個(gè)打印噴嘴，其中三個(gè)是可移動(dòng)噴嘴，由附加電路和機(jī)械設(shè)備控制，可以在兩種狀態(tài)之間擺動(dòng)。沿著打印路徑，固定噴嘴可以完全貼合模型曲線，三個(gè)活動(dòng)噴嘴可以逐一開合，形成特殊的截面形狀來(lái)打印擺動(dòng)曲線，從而增強(qiáng)模型的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
在打印之前，機(jī)器人、工作頭和錨定平面都要處于準(zhǔn)確的校準(zhǔn)位置，而最外面的鋁制框架正好保證了這一點(diǎn)，使得整個(gè)裝置更加系統(tǒng)和完整。
整個(gè)3D打印系統(tǒng)由獨(dú)立電路控制，包括供料裝置、擠壓輸送裝置、加熱裝置、速度/溫度控制裝置和操作面板。此外，由于打印頭工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，為了使打印絲立即凝固，該裝置還設(shè)計(jì)了冷卻系統(tǒng)，利用空氣壓縮機(jī)向打印頭前端連續(xù)吹大量空氣，使受熱熔化的ABS絲冷卻定型。
庫(kù)卡六軸機(jī)器人攜帶3D打印噴頭，可根據(jù)模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行3D打印，庫(kù)卡的移動(dòng)通過(guò)離線編程完成，使空間的3D打印與通用建模軟件完美對(duì)接。
最后，讓我們看看6D打印設(shè)備的打印頭。特殊路徑之間的3D打印對(duì)耗材的結(jié)構(gòu)要求很高。機(jī)械臂前端的3D打印噴嘴經(jīng)過(guò)特殊處理，即三個(gè)活動(dòng)噴嘴和一個(gè)固定噴嘴，可以打印出類似蜘蛛絲的微結(jié)構(gòu)，打印出的材料也可以立即定型。