研究

麻省理工学院的研究人员开发了硬件附加组件,将激光切割机变成电子3D打印机

麻省理工学院的一个研究小组计算机科学与人工智能实验室(CSAIL)开发了一个硬件附加组件,将商业激光切割系统转换为混合3D打印机。

这个被称为“激光工厂”的机电组件安装在激光切割机的头上,形成了一个综合的制造平台,可以用来制造全功能的电子设备,如机器人。与原始系统的激光切割功能相结合,LaserFactory组件具有用于电气连接的银浆挤压系统和用于拾取和放置组件(如电池、led和电机)的机制。

该论文的主要作者Martin Nisser表示,“让外行能够廉价、快速、方便地进行制造仍然是一项挑战。通过利用广泛可用的制造平台,如3D打印机和激光切割机,LaserFactory是第一个将这些功能集成在一起的系统,并在一个系统中自动化制造功能设备的完整管道。”

LaserFactory硬件插件。图片通过MIT CSAIL。
LaserFactory硬件插件。图片通过MIT CSAIL。

激光工厂是如何工作的?

LaserFactory授予用户三项核心能力。该系统的激光切割功能允许用户从丙烯酸块上切割出结构几何图形,银膏挤出机实现电气连接,拾取和放置机制允许电子元件组装。除了硬件平台,CSAIL研究人员还开发了一个专门构建的软件工具包,可用于在3D打印之前设计定制设备。

看一个四旋翼无人驾驶飞机的例子,用户首先必须通过挑选和放置所有必要的组件(螺旋桨和电池)来设计机器人从LaserFactory设计程序中的零件库中提取。然后,将绘制组件之间的电路轨迹,并在2D编辑器中最终确定无人机的切割和折叠线。该软件还允许用户在设备上蚀刻凹槽,并用银膏填充,基本上实现了印刷电路板(PCB)带有嵌入式电子设备。

一旦设计完成,在软件将其转换为机器指令之前,用户可以预览整个设备,这一过程类似betway必威手机版登录于切片。切割、点胶、拾取、放置、微量焊接均为全自动。在无人机的情况下,该设备将完全功能,并准备直接从建造室起飞。

使用激光工厂3D打印一个功能齐全的四轴飞行器。图片来自麻省理工学院CSAIL。
使用激光工厂3D打印一个功能齐全的四轴飞行器。图片来自麻省理工学院CSAIL。

大众机器人

虽然激光工厂目前的迭代最适合制造商、研究人员和寻求快速原型的教育工作者,但CSAIL的研究人员可以看到,在不久的将来,它将被普通大众使用。该团队计划提高电路轨迹的质量和分辨率,预计该系统将允许更密集和更复杂的电子设备,如投递探测器和搜索和救援无人机。

尼瑟补充道,“除了工程,我们还考虑如何将这种一站式制造设备车间最佳地整合到当前的制造供应链中,以及我们可能需要解决哪些挑战才能实现这一点。在未来,人们不应该期望拥有工程学位来构建r机器人也不应该拥有计算机科学学位来安装软件。”

激光工厂测试样本-四轴飞行器,传感器配备腕带,PCB。照片通过麻省理工学院CSAIL。
激光工厂测试样本-四轴飞行器,传感器配备腕带,PCB。照片通过麻省理工学院CSAIL。

在一个类似的项目中,麻省理工学院CSAIL的研究人员此前开发了一种新颖的3D设计环境,使用户能够数字模型嵌入式电子学。MorphSensor从传统CAD软件和电路构建软件中提取,以实现定制机电元件的3D打印设计。

最近,麻省理工学院的科学家们设计并测试了一种新产品3D打印离子发射卫星推进系统.这个微型推进器被认为是第一个完全3D打印的同类设备,它通过外壳发射锥发射带电离子粒子,给它提供了几微牛顿的空间推进力。该团队认为,这种动力足以证明它是一种低成本、高效的传统CubeSat引擎的替代品。

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特色图片显示了LaserFactory硬件插件。图片来自麻省理工学院CSAIL。