Bertha是由ORNL和Cincinnati开发的下一代3D打印机,该机器无论在打印尺寸、速度和质量方面均将远超BAAM(Big Area Additive Manufacturing, 大幅面增材制造)。ORNL自动化、机器人、制造技术团队负责人Lonnie Love说,Bertha——这是ORNL研究人员给它起的昵称——是BAAM上的关键技术演进的结果。
BAAM的最大3D打印尺寸为7×13×3英尺,沉积速率(即打印速度)为40磅/小时;而Bertha的最大3D打印尺寸则扩大至8×20×6英尺,而且由于采用了新的挤出机,实现了更好的控制,其沉积速率可达100磅/小时。
Lonnie Love解释说,他们之所以开发BAAM,然后再演化为Bertha,其主要意图是希望突破阻碍3D打印技术发展的三大主要障碍:速度、尺寸和成本。他指出,“大多数系统(金属和聚合物)的打印速度为1立方英寸每小时”,而“大多数的系统(金属和聚合物)的最大打印体积不到1立方英尺”,而且“大部分的原料成本为1至5美元每立方英寸。”
而BAAM的打印速度超过1000 ci/hr,用Bertha则打印速度为4000 ci/hr。Bertha的最大打印体积将高达1千立方英尺。而且,据了解,由于该系统依赖于行业标准的注塑成型颗粒,其成本仅为约为0.03〜0.10美元/立方英寸,根据Love称,BAAM非常实惠。
Love介绍说,橡树岭国家实验室与Cincinnati之间的伙伴关系BAAM系统开发的关键。通过利用Cincinnati的激光切割系统中的线性电机,研发团队得以把它更快地推向市场。Love解释说,“正好是一年前,我们签订了合作研发协议,然后几个月后,在芝加哥制造贸易展(IMTS)上,他们卖掉了第一套(BAAM)系统。然后过了几个月,又卖出了几套。因此我们的产品化速度是相当快的。”
尽管Cincinatti的大型台架速度很快,但ORNL还是不得不开发制造解决方案以实现快速、精确地生成大型的对象。所以,它们开始用喷嘴进行实验以增加打印作业时的材料挤出量,从而提高整体打印速度。Love继续说:
“(Cincinatti的)台架能够实现非常高的速度(高达200英寸/秒)和加速度(2至3个GS)。这对于我们的技术很重要。
如果使用0.3英寸的喷嘴,打印速度为10磅/小时的话用0.3“喷嘴,台架的移动速度大约为1英寸/秒。按照这一速度,要花8天时间才能打印出Strati电动车。于是我们开发了一种新的螺钉将材料挤出速度提升至40磅/小时,使用相同的喷嘴,将台架的移动速度提升至4英寸/秒,从而成功地Strati的打印时间缩短至44小时。如果我们将挤出速度提升至100磅/小时,那么0.3英寸的喷嘴速度需要提升至10英寸/秒。
不过,我们也尝试了用更精细的喷嘴。比如超跑Shelby Cobra就是用一个0.2英寸的喷嘴打印出来的。挤出速度为40磅/小时,打印头运动速度为10英寸/秒。除此之外,我们还用一个0.1英寸的喷嘴(0.050英寸的层高)打印了某些部件。如果我们能够控制流速,这将需要100磅/小时的挤出速度和95英寸/秒的打印头移动速度。”
这也难怪,Local Motors公司正计划在今年晚些时候开设两家汽车打印工厂。随着BAAM系统打印速度的提升,消费者下单订购之后一星期之内开到自己的3D打印车将不再是问题。