Fabricação de aditivos na educação:UMass Amherst ADDFab

Dave Follette é o chefe das instalações ADDFab (Advanced Digital Design and Fabrication Core Facility) na UMass Amherst.


A indústria de manufatura aditiva mudou drasticamente na última década, assim como a indústria aditiva na educação. Agora, os alunos, incluindo meus próprios filhos, são expostos à impressão 3D desde o ensino fundamental. No entanto, a maioria das primeiras oportunidades educacionais conecta os alunos a impressoras para consumidores. Meu objetivo é compartilhar os recursos de manufatura de nível industrial de impressão 3D com os alunos para que eles possam aprender como aplicá-los no mundo real e entender as aplicações comerciais dos aditivos.



Mais e mais empresas estão usando aditivos para produção e, à medida que o resto do mundo começa a entender que as impressoras 3D não são apenas para brinquedos, trabalhamos na construção de uma instalação que dá aos alunos experiência prática com impressoras que produzem alta qualidade, peças de nível industrial.



Eu dirijo o Advanced Digital Design and Fabrication Core Facility (ADDFab) no Life Science Labs em UMass Amherst. ADDFab é um laboratório de design totalmente digital e fabricação aditiva com várias impressoras e tecnologias de impressão.


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A maioria das impressoras no ADDFab é operada por alunos de graduação ou pós-graduados fazendo pesquisas. As impressoras foram todas compradas com uma bolsa do Commonwealth of Massachusetts 'Life Sciences Council (MLSC). Não estamos vinculados a nenhum fabricante de impressora específico e trabalhamos com uma ampla variedade de empresas e organizações sem conflito de interesses, para promover educação e tecnologia adicionais.



Dado o amplo potencial que vem com um laboratório de impressoras 3D de ponta, tentamos concentrar nossos esforços em três áreas principais:

Projete e imprima peças excelentes

Nosso serviço mais comum é projetar e imprimir peças de nível industrial. Usamos uma variedade de materiais de impressão 3D, incluindo náilon-12, aços inoxidáveis, polímeros reforçados com fibra e materiais mistos curados por UV. Com essa ampla variedade de opções, podemos atender a quase todas as necessidades de fabricação de aditivos no campus e na área local.


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Nossa linha de impressoras inclui a Markforged Onyx One e a Mark Two. Foi revelador para mim quando entrei para o laboratório para usar cinco interfaces de software diferentes para trabalhar com cada uma das impressoras. O Eiger baseado na web da Markforged é de longe o meu favorito. Outra coisa que realmente gosto em nossas impressoras Markforged é que elas “esquentam” e começam a imprimir muito rapidamente. Outras impressoras têm procedimentos de configuração complicados, ou horas para aquecer os cabeçotes ou criar volumes ou bandejas. Isso a torna uma excelente impressora para prototipagem rápida. Como também é fácil de operar, fico confortável com uma ampla variedade de alunos usando as impressoras Markforged por conta própria - então, se quiserem trabalhar em um projeto às duas da manhã, podem fazer o protótipo de uma peça em horas, sem precisar para esperar por mim.

Pesquisa em Fabricação de Aditivos

A segunda área de foco no ADDFab é a pesquisa básica em manufatura aditiva, que geralmente se enquadra em duas categorias. O primeiro enfoca os materiais, geralmente metais, para determinar quais novas ligas podem funcionar melhor para a impressão 3D. As ligas metálicas tradicionais foram otimizadas para outros processos de fabricação. E se você otimizasse uma liga para processos de fabricação aditiva?



A segunda área de pesquisa envolve a impressão de novas geometrias. Os reticulados são o foco principal desta pesquisa e há muitos conceitos diferentes sendo considerados. Nossa contribuição é ajudar as empresas a entender como usar a tecnologia de impressão disponível para obter a geometria que desejam. Este trabalho é uma ciência e uma arte e geralmente envolve o desenvolvimento de alguns truques para obter a impressão perfeita.

Ensino

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O terceiro foco principal do ADDFab é o ensino. Apoiamos cursos de graduação e pós-graduação em manufatura aditiva e mostramos aos alunos como usar essas máquinas. Como engenheiro, acho que é essencial entender o processo de manufatura quando você está projetando peças, e quero ajudar os alunos a entender as capacidades (e limitações) das ferramentas comerciais de manufatura aditiva.



Também conduzimos workshops práticos para um público da indústria, proporcionando experiência prática no uso dessas impressoras de ponta. Freqüentemente, temos alunos que ajudam bastante com partes das aulas, proporcionando oportunidades de fazer conexões com membros da indústria. Uma grande fração dos ex-alunos do ADDFab alavancou sua experiência e passou a trabalhar na indústria de aditivos.

Projetos ADDFab recentes

O apoio do ADDFab às empresas locais continuou durante a pandemia COVID-19. Recentemente, trabalhamos com o projeto de respirador de código aberto para desenvolver um respirador que pode ser produzido em massa e reutilizado para ajudar com a pandemia de COVID-19. Ajudamos a criar protótipos de cavidades de molde, modelos de rosto e vários componentes para esses respiradores. Neste projeto, a equipe de alunos executou todas as impressoras e entregou as peças impressas em 3D.


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No lado acadêmico, recentemente recebemos a tarefa de criar sensores não eletrônicos para um projeto de pesquisa em ciência da computação. Conforme os pedidos de estadia em casa entraram em vigor, consegui levar para casa um Markforged Onyx One e um Makerbot para reduzir meu tempo no campus. A combinação dos dois funcionou muito bem. O material Markforged Onyx era excelente, mas não flexível o suficiente para as molas de cabelo de que precisávamos, onde o PLA tinha a rigidez certa. Preferi o Markforged pela qualidade geral e acabamento das peças, mas não poderia ter concluído o projeto sem as duas impressoras.

O futuro do ADDFab

Sempre fico surpreso, dado o pouco recrutamento de alunos que tenho que fazer, com quantos alunos me encontram por conta própria e querem entrar no laboratório. Todos estão realmente interessados ​​em aditivos, querem se envolver e sabem que aditivos é o futuro da fabricação. Nosso objetivo é mostrar aos alunos, ao campus e à comunidade as coisas incríveis que você pode fazer com a impressão 3D. Obviamente, também gostamos de entregar ótimas peças para as pessoas, avançando na pesquisa e ajudando os alunos a encontrar ótimas oportunidades na indústria de aditivos.


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Para obter mais informações, você pode entrar em contato com Dave em [email protected] ou visitar umass.edu.ials / addfab


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