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【教育案例】把想象变为现实!Markforged 3D打印助力科研教育
发表时间:2022-11-18

2021年人力资源和社会保障部发布第四季度全国招聘“最缺工”的100个职业排行榜单,“增材制造设备操作员”赫然在列。
作为国家重点支持的先进制造技术,增材制造(3D打印)在工业制造、生物医疗、汽车、消费品等领域实现了商业化及产业化落地。学校也需要随时跟着行业动态更新增材制造技术和知识,才能让学生学到“与时俱进、毕业后马上就能用”的新知识和热门技术。尤其是众多产品已将3D打印作为“量产型”(非“实验型”)生产技术进入工厂,越来越多的企业和研究机构开始找寻有“生产级”经验的3D打印厂商及相关技术人才。

一、客户
本次采访的是Dave Follette,他是位于马萨诸塞大学阿默斯特分校先进的数字化设计和制造核心实验室(简称:ADDFab)的领头人。
增材制造业在过去十年发生了巨大的变化,对该技术的教学也发生了变化。如今学生们,包括我自己的孩子,早在小学就接触到了3D打印。然而,大多数前期的教育机会只让学生可以接触到消费级3D打印机。我的目标是与学生们分享3D打印在工业制造上的能力,让他们学习如何在现实生活中应用3D打印,了解增材制造的商业价值。
现在世界各地的人们都开始了解到3D打印机不仅仅是玩具,越来越多的公司也在生产中使用增材制造。我们致力于建立一个生产车间,可以让学生们亲身体验3D打印机是如何生产高质量、工业级零件。ADDFab是全数字化设计和增材制造的实验室,拥有各种3D打印技术的打印机。

马萨诸塞大学


ADDFab的大多数打印机是由在读本科生或做研究的研究生操作的。这些打印机都是用马萨诸塞州联邦生命科学委员会(MLSC)的拨款购买。

二、所面临的挑战
鉴于3D打印机的广泛应用,我们主要集中在这三个领域:
设计和打印有特点的零件
我们最常见的服务是设计和打印工业级零件。我们会使用多种3D打印材料,包括尼龙、不锈钢、纤维增强聚合物和光固化混合材料等。广泛的材料选择,让我们可以满足校园和当地企业的每一个增材制造需求。

ADDFab 3D打印的Onyx和PLA材料比对

 

我们的打印机阵容包括Markforged的Onyx One和Mark Two。当我进入实验室使用5种不同的软件来操作每台打印机时,真的大开眼界。到目前为止,Markforged的云端Eiger是我最喜欢的一款软件,我喜欢Markforged打印机的另一个原因是它们可以提前预热,很快就可以开始打印。其他打印机有复杂的设置程序,需要花费几个小时来加热喷头或打印环境温度或托盘温度。Markforged的打印机非常容易操作,我很乐意让更多的学生使用Markforged打印机来制造零件。如果他们想要快速完成一个项目的话,3D打印可以让他们在几个小时内完成一个零件的原型制作,无需花费更多的时间。
总结报告
ADDFab的第二个重点领域是增材制造的基础研究,一般分为两类:第一项研究的重点是材料,通常是金属,以确定哪种新型合金最适合3D打印;第二个研究领域涉及打印复杂几何图形零件。网格结构是研究的重点,我们的贡献是帮助公司了解如何使用3D打印技术来帮助他们制造出想要的复杂几何图形零件。
教学
ADDFab的第三个重点是教学。我们支持本科生和研究生学习增材制造这门课程,向学生们展示如何使用这些机器。作为一名工程师,我认为在设计零件时掌握制造过程也是很重要的,我想帮助学生理解商用增材制造设备的能力和局限性。
我们还为业界人士提供可动手操作的工作车间(workshop),提供使用这些工业级打印机的实操体验,让他们可以在实践中学习。我们还为他们提供与行业大牛建立联系的平台,大部分ADDFab的毕业生利用他们的经验,进入了增材制造的行业。

三、解决方案
在新冠疫情期间,ADDFab与开源呼吸器(Open Source Respirator)项目合作,开发了一种可批量生产和重复使用的呼吸器,以帮助应对新冠疫情。我们帮助企业打印了呼吸器的模腔、人脸模型以及各种组件原型。在这个项目中,让学生自己亲手用3D打印机制作零件。

3D打印呼吸机


在学术方面,我们最近的任务是为一个计算机科学研究项目创建非电子传感器。当需要在家办公时,我可以将Markforged的Onyx材料和桌面级打印机带回家,以减少我在学校的时间。使用Markforged打印机制作出的零件效果很好,表面也很光滑,精度很高。

四、未来
考虑到未来学生的工作方向,我要做的是让学生对3D打印真正感兴趣,知道增材制造将是制造业的未来。我们的目标是向学生、校园和社区展示3D打印的神奇功能。当然,我们也非常喜欢为客户提供优秀的零件,推进研究,帮助学生在增材制造行业找到好的工作机会。

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