台湾地区大叶大学结合智能化温度感测，首创3D打印变速控制

2018-12-04 10:47

台湾地区大叶大学工学院院长陈郁文。廖家宜摄

之前，FDM 3D打印机都是以固定的速度打印的，用户在切片软件中设置好打印速度之后，打印机就以该速度打印。2018年12月4日，南极熊从网络获悉，台湾地区大叶大学研究团队便开发一项智能化控制技术，能够依据现行外在环境的温度变化自动调整打印参数，已达到调节打印速度的配比，是市场上首创的3D打印变速控制。

温度与打印时速度，都是影响3D打印的重要参数。3D打印的原理是透过加热原料将其高温软化，再透过喷嘴挤压，以逐层堆叠的方式「印」出立体的物品。但从喷嘴挤压出来的原料，一下要从200多度的高温瞬间冷却至常温是需要时间的，若打印速度配比不均，例如速度太快，就会使喷嘴在上一层尚未冷却的情况下继续堆叠，后果就像在融化的奶油上又放上另一块奶油。

而在原料冷却之际，外在环境的温度变化也是一种干扰因子。如果我们希望印出来的物件越精细，外在因素的干扰当然越少越好。由台湾地区大叶大学工学院院长陈郁文带领的研究团队和塑料中心合作开发的智能控制系统，便利用传感器感应外在环境温湿度的变化，并在打印程序的指令语言（G－code）中导入感测结果自动调整打印的速度配比。陈郁文说，过去3D打印都是采固定速度的打印方式，但像这种导入温度感测达到变速控制倒是目前市场上首创的新概念。

工具机与3D打印机这两种看似两极的制造原理（工具机属于减法制造，3D打印属于加法制造），但底层的控制系统却是相同的。陈郁文说，过去工具机产业在机台中加入传感器进行误差补偿的技术已经非常成熟，而他灵机一动，于是也把相同的概念从工具机移转到3D打印产业中。

陈郁文表示，虽然事前透过温度感测调整打印参数已可大幅提升打印质量，不过基本上3D打印的控制程序都是事先设定好的，万一遇上打印耗时较久的大型物品，要如何纳入实时温度感测结果？陈郁文透露这也是未来团队致力发展的方向，开发可实时感测并控制打印参数的技术，虽然理论上可行，但陈郁文坦言这项技术的难度非常高，除了温度的变因外，还必须考量精度误差，藉由补偿系统进行校正，但倘若开发成功，将是3D打印市场上的一大福音。

其也曾在发表会上展示自行车车体结构与无人机机箱的打印成果。陈郁文表示，3D打印的优势可以体现在产品前期研发与验证阶段，代替正式量产前的试产，也因为符合快速成形的需求，更可以协助制造业者在市场竞争上抢占先机。