Аддитивное производство в образовании:UMass Amherst ADDFab

Дэйв Фоллетт - руководитель подразделения ADDFab (Advanced Digital Design and Fabrication Core Facility) в UMass Amherst.

Индустрия аддитивного производства сильно изменилась за последнее десятилетие, как и аддитивное образование. Теперь студенты, включая моих собственных детей, знакомятся с 3D-печатью еще в начальной школе. Тем не менее, большинство возможностей для раннего обучения связывает студентов с принтерами потребительского уровня. Моя цель - поделиться со студентами производственными возможностями 3D-печати на промышленном уровне, чтобы они могли научиться применять ее в реальном мире и понять коммерческое применение аддитивов.

Все больше и больше компаний используют добавки для производства, и по мере того, как остальной мир начинает понимать, что 3D-принтеры предназначены не только для игрушек, мы работали над созданием объекта, который дает студентам практический опыт работы с принтерами, которые производят высококачественные принтеры. качественные детали промышленного класса.

Я руковожу центром Advanced Digital Design and Fabrication Core Facility (ADDFab) в лабораториях естественных наук в Университете Массачусетса, Амхерст. ADDFab - это полностью цифровая лаборатория дизайна и аддитивного производства с множеством принтеров и принтерных технологий.

‍

Большинство принтеров в ADDFab эксплуатируются студентами бакалавриата или аспирантами, проводящими исследования. Все принтеры были приобретены на грант Совета по естественным наукам штата Массачусетс (MLSC). Мы не привязаны к какому-либо конкретному производителю принтеров и работаем с широким кругом компаний и организаций без конфликта интересов, чтобы продолжить аддитивное обучение и технологии.

Учитывая широкий потенциал лаборатории высококачественных 3D-принтеров, мы стараемся сосредоточить наши усилия на трех основных направлениях:

Создавайте и печатайте отличные детали

Наша самая распространенная услуга - проектирование и печать деталей промышленного класса. Мы используем различные материалы для 3D-печати, в том числе нейлон-12, нержавеющую сталь, армированные волокном полимеры и смешанные материалы с УФ-отверждением. Благодаря такому разнообразию вариантов мы можем удовлетворить практически все потребности аддитивного производства на территории кампуса и в окрестностях.

‍

В нашу линейку принтеров входят Markforged Onyx One и Mark Two. Мне открылось глаза, когда я пришел в лабораторию, чтобы использовать пять различных программных интерфейсов для работы с каждым из принтеров. Веб-сайт Eiger от Markforged - безусловно, мой фаворит. Еще одна вещь, которая мне нравится в наших принтерах Markforged, - это то, что они «нагреваются» и начинают очень быстро печатать. У других принтеров есть сложные процедуры настройки или часы для разогрева голов, создания томов или лотков. Это делает его отличным принтером для быстрого прототипирования. Поскольку с ним также легко работать, мне комфортно с широким кругом студентов, использующих принтеры Markforged самостоятельно, поэтому, если они хотят работать над проектом в два часа ночи, они могут создать прототип детали за часы и им не понадобится ждать меня.

Исследования в области аддитивного производства

Второе направление в ADDFab - фундаментальные исследования в аддитивном производстве, которые обычно делятся на две категории. Первый фокусируется на материалах, как правило, на металлах, чтобы определить, какие новые сплавы лучше всего подходят для 3D-печати. Традиционные металлические сплавы были оптимизированы для других производственных процессов, так что, если бы вам пришлось оптимизировать сплав для процессов аддитивного производства?

Вторая область исследований связана с печатью новой геометрии. Решетки являются основным направлением этого исследования, и здесь рассматривается очень много различных концепций. Наш вклад состоит в том, чтобы помочь компаниям понять, как использовать имеющуюся технологию печати, чтобы получить желаемую геометрию. Эта работа является одновременно наукой и искусством и обычно включает в себя разработку некоторых приемов для получения идеального отпечатка.

Обучение

‍
Третье направление ADDFab - обучение. Мы поддерживаем курсы бакалавриата и магистратуры по аддитивному производству и показываем студентам, как использовать эти машины. Как инженер я считаю важным понимать производственный процесс при разработке деталей, и я хочу помочь студентам понять возможности (и ограничения) коммерческих инструментов аддитивного производства.

Мы также проводим практические семинары для отраслевой аудитории, предоставляя практический опыт использования этих высококачественных принтеров. У нас часто есть студенты, которые активно помогают с некоторыми частями занятий, предоставляя возможности для установления связей с представителями отрасли. Значительная часть выпускников ADDFab воспользовались своим опытом и продолжили работу в индустрии присадок.

Последние проекты ADDFab

ADDFab продолжала оказывать поддержку местным компаниям во время пандемии COVID-19. Недавно мы работали с проектом «Респиратор с открытым исходным кодом», чтобы разработать респиратор, который можно было бы массово производить и повторно использовать для борьбы с пандемией COVID-19. Мы помогли создать прототипы полостей для форм, моделей лиц и различных компонентов для этих респираторов. В этом проекте студенты управляли всеми принтерами и доставили детали, напечатанные на 3D-принтере.

‍

С академической точки зрения, нам недавно было поручено создать неэлектронные датчики для исследовательского проекта в области информатики. Когда вступили в силу приказы о домоседе, я смог забрать домой Markforged Onyx One и Makerbot, чтобы сократить свое время в университетском городке. Комбинация того и другого отлично сработала. Материал Markforged Onyx был превосходным, но недостаточно упругим для необходимых нам волосяных пружин, в то время как PLA обладал необходимой жесткостью. Я предпочел Markforged из-за общего качества и отделки деталей, но не смог бы завершить проект без обоих принтеров.

Будущее ADDFab

Я всегда удивляюсь, учитывая, как мало мне приходится набирать студентов, сколько студентов находят меня самостоятельно и хотят присоединиться к лаборатории. Все они действительно заинтересованы в добавках, хотят участвовать и знают, что аддитивы - это будущее производства. Наша цель - показать студентам, университетскому городку и сообществу удивительные вещи, которые можно делать с помощью 3D-печати. Конечно, нам также очень нравится доставлять отличные детали для людей, продвигать исследования и помогать студентам находить большие возможности в аддитивной индустрии.

‍

Для получения дополнительной информации вы можете связаться с Дэйвом по адресу [email protected] или посетить umass.edu.ials / addfab

‍