一个国际研究团队开发了一种改良技术，有望解决 3D打印 的聚合物问题。
对于快速原型制作，设计师经常会选择熔融沉积成型（FFF） 3D打印机。在这些机器中，熔融的聚合物通过加热喷嘴一层一层地堆叠。这个过程依赖于所谓的切片软件，它会告诉设备制造 特定所需产品 所需的温度、速度和流量等所有细节，而不是一团凝固的粘稠物。但切片软件只能用于稳定均匀的材料——这本来不是什么大问题，只是大多数这些材料通常是不可回收的塑料。
但是，得益于麻省理工学院计算与原子中心（CBA）、美国国家标准与技术研究院（NIST）以及希腊国家科学研究中心之间的工程师合作，现在只需一点计算微调，就可以让现成的设备实时分析、调整并成功利用以前无法识别的打印材料来创造更环保的产品。
3D打印机通常依赖不可持续的材料，但你不能简单地将这些聚合物替换成更具可持续性的替代品。与人造聚合物不同，环保选项包含各种成分的混合物，导致物理性能差异很大。例如，植物基聚合物会根据季节的变化而变化，而可回收树脂则会根据其来源材料而波动。这些仍然可以使用，但设备的软件参数需要针对每一批材料进行调整。考虑到3D打印机的编程通常包含多达100个可调参数，这使得回收利用的解决方案难以推广。
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在一篇新发表在 Integrating Materials and Manufacturing Innovation 上的研究中，工程师们详细介绍了一种新设计的数学函数，该函数允许现成的3D打印机的挤出机软件使用多种材料，包括生物基聚合物、植物衍生树脂或其他可回收材料。
首先，研究人员选用了一台内置数据反馈功能的3D打印机，然后为其配备了三个新工具来测量压力、灯丝厚度和速度等各种因素。安装完成后，团队进行了一项20分钟的测试，在此期间，这些仪器测量了不同的流量以及相关的温度和压力。经过反复试验，工程师们意识到最好的方法是尽可能将3D打印机的喷嘴（也称为“热端”）设置为最高温度，原因不言而喻。在这种情况下，热端的最高温度达到了290摄氏度，或约554华氏度。然后，他们将其设置为以恒定速率挤出灯丝，关闭加热器，让其运行。
“找到这个测试方法非常困难。试图找到挤出机的极限意味着在测试过程中你会经常损坏挤出机，”CBA研究生、该研究的第一作者Jake Read 周一在一份声明中表示。“关掉加热器，只是被动地进行测量，这个想法就是‘灵光一闪’。”
Read及其合作者随后将从测试中获得的信息输入到一个新的数学函数中，该函数可以根据材料自动计算出可行的打印参数和机器设置。一旦这些参数可用，团队只需将其输入到3D打印机软件中，然后正常运行即可。
为了测试他们的系统，研究人员使用了六种不同的材料3D打印了一个小型玩具拖船。即使包括由藻类、木材和可持续聚乳酸制成的环保选项，工程师们在他们的小型模型船上也没有报告“任何类型的故障”，尽管从美学角度来看，木材和藻类树脂制成的最终产品看起来确实有些拉丝。
虽然新的改进可能还没有“完全解决FFF打印的所有现象学和建模问题”，但该团队认为该系统表明，“即使是简单的现有方法，结合仪器化硬件和将机器与切片软件连接起来的工作流程，也能取得有希望的结果。”
接下来，研究人员希望扩展他们的计算建模工作，并设计一种方法，使测试参数能够自动应用于3D打印机，而无需手动输入。与此同时，他们已经将他们的机械和电路设计、固件、框架以及实验源代码 在线发布，供他人尝试。
