日前，日本模具及制造設(shè)備開發(fā)商榎本工業(yè)株式會社與靜岡文化藝術(shù)大學(xué)和軟件開發(fā)商C&G Systems共同合作，打造出了日本第一臺5軸混合制造3D打印機(jī)。據(jù)天工社了解，這款3D打印機(jī)最大的特點(diǎn)是能夠在現(xiàn)有工業(yè)級5軸控制技術(shù)的基礎(chǔ)上連續(xù)進(jìn)行擠出式3D打印和銑削作業(yè)。
要知道傳統(tǒng)的擠出式3D打印機(jī)一直局限于3軸，即X、Y和Z軸，這就使得有些幾何形狀只能通過支撐結(jié)構(gòu)才能夠?qū)崿F(xiàn)。實際上5軸加工并不是新的技術(shù)，有些金屬3D打印系統(tǒng)也都使用過它。但是將該技術(shù)與機(jī)械加工技術(shù)，以及基于擠出工業(yè)的3D打印技術(shù)結(jié)合起來并且實現(xiàn)計算機(jī)精確控制還是歷史上第一次。
據(jù)天工社了解，這種將增材（3D打印）與減材制造結(jié)合到同一設(shè)備上的做法不僅能夠制造更為復(fù)雜的幾何形狀，而且能夠降低材料成本和制造時間。當(dāng)前人們在3D打印部件時往往需要支撐結(jié)構(gòu)，而這些支撐結(jié)構(gòu)在打印完成之后還需要人工去除。從而為3D打印技術(shù)增加了幾個額外的步驟，并且減緩了整個作業(yè)過程，還需要添加人手。而隨著該技術(shù)不斷地應(yīng)用到越來越多的行業(yè)，盡可能地將后處理過程自動化就變得越來越重要。
“常規(guī)的3D打印機(jī)基本上還是平面分層打印機(jī)，但這款機(jī)器是可以同時實現(xiàn)平面分層和5軸分層。通常情況下，凹割（undercutting）是無法用于3 軸控制類型的數(shù)控機(jī)床的，但是在加上了另外兩軸——即傾斜和旋轉(zhuǎn)之后，就變成了可能。換句話說，我們的機(jī)器可以在X、Y、Z、傾斜和旋轉(zhuǎn)軸上實現(xiàn)控制，從而可以打印出非常復(fù)雜的形狀?！睒\本工業(yè)發(fā)展部總監(jiān) Kawamura Takehire解釋說。
計算機(jī)控制5軸加工平臺已經(jīng)存在了幾十年，該技術(shù)是大部分的自動化制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)。盡管很多廠商試圖將其添加到基于FDM技術(shù)的3D打印機(jī)中去，但是到目前為止還沒有能夠獲得很大的成功。實際上，這個問題不在于5軸技術(shù)本身，而是當(dāng)前的擠出技術(shù)為了打印質(zhì)量往往需要穩(wěn)定的Z軸。而這次如果該公司的技術(shù)被證明是可靠的話，那么我們可能很快看到更多的工業(yè)級3D打印機(jī)制造商使用它，甚至最終可能縮減至桌面大小。
下面是該混合制造5軸3D打印機(jī)的運(yùn)行視頻︰
混合了增材和減材制造技術(shù)的5軸3D打印機(jī)的優(yōu)勢是顯而易見的。首先，它省去了大多數(shù)支撐結(jié)構(gòu)，節(jié)約了材料成本以及將這些支撐去除時需要的人力成本。該機(jī)器甚至可以使用自身的銑削刀具自動清除任何可能的支撐材料。由于同時具備增材和減材制造功能，因此用戶也不用分別購買3D打印和數(shù)控機(jī)床可。
據(jù)了解，榎本工業(yè)目前尚未給出這款設(shè)備的市場價格。預(yù)計該公司在完成對該技術(shù)和打印樣品的評估和驗證之后即可將該設(shè)備推上市場，時間估計會在2017年左右。
下面是這臺機(jī)器的技術(shù)指標(biāo)：
切削加工部分
- 加工尺寸：450×150×350毫米
- 主軸最高轉(zhuǎn)速：50000rpm
- 送料速度：3000毫米/分鐘
3D打印部分
- 成型方式：熔融沉積成型FDM
- 噴頭數(shù)：1個
- 最大打印尺寸：120×120×300毫米
- Z軸精度：0.3毫米
- 使用材料：ABS線材
