改进的激光切割机 打造功能完全的无人机

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改进的激光切割机 打造功能完全的无人机

Photo: Martin Nisser
MIT's LaserFactory can fabricate a ready-to-fly drone.


在过去的十年里,看着3D打印机和激光切割机演变成相当普通的工具,在研究、工业甚至国内的爱好者中找到有用的利基市场,真是太酷了。尽管这些制造商很有能力,但他们往往只擅长一件事:用聚合物制造形状。


今年,麻省理工学院CSAIL的研究人员在CHI上展示了LaserFactory,这是一个集成的制造系统,可以将任何激光切割机变成一个设备,可以(只需一点点帮助)在一定程度上制造出一整架无人机,这意味着当制造者完成后,无人机实际上可以从打印床上直接出成品啦。



LaserFactory由几个不同的组件组成。首先,需要一个商业激光切割机来工作 -- 在这种情况下,就削减了塑料四转子框架。第二,需要一个硬件附加组件。该附加组件包括一个银膏分配器,一个小吸盘,一些执行器,螺线管,和一个小真空泵。一旦激光切断了基础结构,银膏就会被“分发”到任何需要的地方。然后,吸盘一个接一个地添加部件,将它们从预加载的存储区域移动到制造区域。最后一步是再次使用激光对银膏进行热固化,使痕迹导电,同时也将部件焊接在一起。这些导电痕迹看起来确实有点凌乱(锡膏在沉积后会散开),但在基板上再添加一个雕刻小通道的步骤可以帮助将其控制在亚毫米宽度。


也就是说,运用该系统,终端用户可以设计设备并从零件库中放置组件来创建他们的无人机。该系统可以在印刷电路板上的铜线或铝线的电路痕迹上停止绘制,使电力在组件之间活动。图纸的几何外形是运用2D编辑器最终确定的,设备可以在画布上装备螺旋桨电池,经过布线停止电气衔接,创造出一个四旋翼飞机的外形。


关于如何让这种东西在消费类3D打印机上工作,以及个人制造商的未来,我们(作者,以下简称我)通过电子邮件与第一作者Martin Nisser进行了交谈。


Q

IEEE Spectrum:除了激光切割机,您的系统还可以与哪些制造商一起工作,以及需要进行哪些修改?

Martin Nisser:我们基于运动的信号技术通过将制造指令编码到制造文件本身,避免了与特定制造平台通信的需要。对于我们使用的激光切割机,这需要将指令嵌入到pdf中。此功能使我们的附加组件不受特定制造平台的影响,因此它不仅在各种激光切割机品牌之间,甚至在3D打印机之间都是可移植的—通过将制造说明转换为G代码,我们也能够将我们的系统部署到3D打印机上。


这样做的好处是,我们的信号技术可以用于将研究人员的定制硬件附加组件部署到任何使用2轴CNC平台的机器上,尽管首先需要在硬件上进行修改,以便将其物理连接到不同的末端执行器,第二种是在软件上,根据不同的加速度进行校准。这种通信模式的一个缺点是,通信是单向的:平台不可知论意味着硬件插件无法访问制造文件本身,因此依赖于一种推算航位的形式,这意味着它在发生错误时无法自我更正。

Q

操作LaserFactory需要什么水平的技能或经验?你希望谁可以从该设备中受益最大?

一旦LaserFactory被组装并安装到激光切割机上,就不需要进一步的操作干预。在短期内,这种一站式的制造方式将有利于研究人员、教育工作者、产品开发人员和希望快速原型化功能设备(如可穿戴设备、机器人和印刷电子产品)的制造商。它也是一个令人信服的解决方案,用于后勤挑战性的环境,如空间,在那里,远程创建功能设备的能力,按需和无需人工干预是至关重要的。


更普遍地说,用户在需要为设备创建物理原型但可能不具备制造这些设备的技能的情况下会受益;人们不应该期望将来拥有制造机器人的工程学位,就像他们应该拥有安装软件的计算机科学学位一样。

Q

你可以用什么方法扩展这个系统?

我们希望在这项技术的基础上,探索如何创建更全面的三维几何图形,或许可以将传统的三D打印技术融入到这一过程中。此外,我们还想绘制出我们所能制造的全部设计空间,例如利用激光切割机平台的全部体积空间来制造长度不超过1米的设备。除了工程设计,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今现有的制造供应链中,以及我们可能需要解决哪些挑战才能实现这一点。

Q

你对个人制造商的未来有何展望?

从星际迷航的Replicators到Richie Rich的许愿机,媒体长期以来一直在鼓动人们猜测一台能够根据需要为人们创造任意“东西”的机器。在研究中,用机器制造von Neumann的万能构造器(universal constructor)这样的机器的想法也受到了认真的关注,近几十年来,研究人员积极致力于实现一个长期愿景,即能够下载一个设备文件,只需按一下按钮就可以制造出来。我们希望有一天,通过个人制造机器制造定制硬件将允许尽可能多的个性化,就像今天下载软件一样简单直接。


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