英國的機器人工程初創(chuàng)公司 Generative Machine 正在開發(fā)一款開源的五軸熔融絲材制造（FFF）系統(tǒng)，利用了歐特克的 Fusion 360 軟件。

該系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)三軸 FFF 3D 打印機的局限性，后者在處理懸垂結(jié)構(gòu)和復雜幾何形狀時存在困難，而新系統(tǒng)通過傾斜的構(gòu)建平臺提供了更大的部件定位靈活性。多軸方法減少了材料浪費，提高了表面質(zhì)量，并使得通常需要工業(yè)設(shè)備才能生產(chǎn)的復雜設(shè)計成為可能。

據(jù) Generative Machine 的聯(lián)合創(chuàng)始人 Ric Real 博士介紹，當生成式設(shè)計與參數(shù)化設(shè)計方法相結(jié)合時，機器的尺寸和性能特征可以動態(tài)調(diào)整，從而能夠即時生成新的配置。

“想象一下，只需定義所需的構(gòu)建體積，更新參數(shù)化基礎(chǔ)配置，并自動‘重新生成’適合這些新尺寸的優(yōu)化機器——不難看出‘自我設(shè)計’產(chǎn)品和機器的概念開始浮現(xiàn)，而我們可以在 Fusion 中完成這一切?！彼忉尩?。

利用生成式設(shè)計和多軸運動控制

據(jù)歐特克介紹，F(xiàn)usion 360 的生成式設(shè)計功能在機器的結(jié)構(gòu)開發(fā)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。該工具應(yīng)用人工智能（AI）和云計算，根據(jù)輸入?yún)?shù)（如材料屬性、制造約束和性能要求）生成多種設(shè)計選項。

通過探索一系列可能的配置，軟件優(yōu)化每個設(shè)計以提高效率和耐用性。通過這一過程優(yōu)化機器的機械結(jié)構(gòu)，提高了其強度與重量比，同時減少了不必要的材料使用。

此外，F(xiàn)usion 360 還促進了測試版的整體設(shè)計和開發(fā)。整個打印機都在軟件中建模，簡化了迭代過程。

除了機器本身，這家英國初創(chuàng)公司還利用歐特克 Fusion 為單獨通過某種未指明的 3D 打印方法制造的金屬部件進行原型設(shè)計。通過數(shù)控（CNC）加工進行后處理，確保這些部件符合嚴格的公差要求，并保持打印機活動軸之間的精確對齊，這在多軸系統(tǒng)中是一個關(guān)鍵因素，因為微小的錯位可能會顯著影響打印精度。

在運動控制方面，工程初創(chuàng)公司采用了 Duet3D 的運動控制生態(tài)系統(tǒng)，實現(xiàn)了高精度部件生產(chǎn)的閉環(huán)集成。Duet3D 的控制板與 RepRap 固件相結(jié)合，提供了機器配置的靈活性，使其成為少數(shù)適用于五軸 FFF 打印機的設(shè)置之一。

將單板計算機與控制板集成，可以開發(fā)額外的插件，進一步擴展平臺的功能，Generative Machine 的聯(lián)合創(chuàng)始人 Andrew Everitt 強調(diào)了這一點。

Fusion 360 的鈑金工具被用于設(shè)計電子外殼，確保內(nèi)部組件的精確和功能性封裝。通過 Fusion Electronics 探索定制印刷電路板（PCB），Generative Machine 優(yōu)化了系統(tǒng)的電氣架構(gòu)，以適應(yīng)五軸平臺。

通過擴大對這項技術(shù)的訪問，Generative Machine 希望將先進的 3D 打印技術(shù)更廣泛地推廣到桌面用戶。

五軸 3D 打印機的發(fā)展

Generative Machine 的五軸 3D 打印機加入了市場現(xiàn)有的產(chǎn)品陣容。去年，奧地利增材制造初創(chuàng)公司 VENOX 推出了 V-REX，這是一款專為工業(yè)和研發(fā)應(yīng)用設(shè)計的五軸復合材料 3D 打印機。自 2022 年開始開發(fā)以來，該打印機得到了奧地利經(jīng)濟促進服務(wù)（aws）通過 PreSeed DeepTech 授予的資金支持。打印機配備連續(xù)纖維打印頭，用于沿其自然方向排列材料（如碳纖維），增強部件強度。

其自動工具更換器支持多達六種不同的打印頭，實現(xiàn)多材料打印。打印體積為 600×400×400 毫米，擠出溫度可達 500°C，V-REX 適用于廣泛的熱塑性和復合材料。VENOX 專注于高強度、多材料 3D 打印，將傳感器、導體和混合制造技術(shù)集成到單一構(gòu)建中。

2020 年，波蘭 3D 打印機制造商 VERASHAPE 的 VSHAPER 部門推出了 VSHAPER 5AX，這是一款具有加工能力的五軸 FDM 3D 打印機，旨在用于工程應(yīng)用。該系統(tǒng)旨在克服傳統(tǒng)逐層打印的局限性，其旋轉(zhuǎn)和傾斜的構(gòu)建平臺能夠?qū)崿F(xiàn)多方向的絲材沉積，增強部件在多個軸向上的強度，并減少支撐結(jié)構(gòu)的需求。

5AX 支持多達六種可互換的工具頭，包括用于多材料打印、銑削、鉆孔和拋光的選項。該系統(tǒng)最初于 2017 年公布，開發(fā)過程中得到了波蘭國家研究與發(fā)展中心的支持，并于 2018 年開展了一個開放創(chuàng)新項目，根據(jù)行業(yè)反饋完善其設(shè)計。