近日，密歇根理工大學(xué)的研究人員研究了使用柔性燈絲3D打印物品的成本。研究人員使用NinjaFlex燈絲3D打印了20個(gè)柔性產(chǎn)品，分析了3D打印物品的總體成本和技術(shù)可行性。

眾所周知，柔性燈絲為3D打印機(jī)用戶打開了一個(gè)機(jī)會的世界。一旦面臨脆性和易碎3D打印件，制造商現(xiàn)在可以輕松地制作橡膠3D打印件，用于一系列實(shí)際應(yīng)用：機(jī)械零件、軟把手，甚至是RC車的輪胎。

但是由靈活的3D打印長絲制成的物體是否與其成型的現(xiàn)成的對應(yīng)物一樣好？此外，他們是否值得花費(fèi)？密西根理工大學(xué)的兩位研究人員Joshua M. Pearce）和Joshua M. Pearce最近對柔性長絲制成的功能物體的有效性進(jìn)行了研究。

他們的廣泛研究涉及20種常見消費(fèi)品的3D打印和測試，所有這些都是由柔性材料制成的，可以使用流行的NinjaFlex 3D打印燈絲重新創(chuàng)建。除了看到每個(gè)3D打印對象在其指定任務(wù)中執(zhí)行的情況之外，研究人員還試圖看到3D打印對象的成本效益，以及將其與現(xiàn)貨購買相比哪種更為劃算。

Woern和Pearce解釋說：“3D打印產(chǎn)品是通過打印時(shí)間、電能使用量和長絲消耗量來量化的，以確定使用商業(yè)RepRap 3D打印機(jī)制造的成本。并對打印零件進(jìn)行檢查，以及在必要時(shí)對其有針對性的應(yīng)用進(jìn)行測試，以確保技術(shù)可行性。”

對于他們的測試，研究人員使用了一個(gè)帶有FlexyStruder hotend的Lulzbot Mini FDM 3D打印機(jī)。這種設(shè)備的選擇不是因?yàn)樗亲詈玫?，而是因?yàn)樗砹艘话惴菍I(yè)消費(fèi)者的合理投資選擇。

對于3D打印消費(fèi)品，研究人員選擇了一系列對象，包括汽車零件、家居用品和少數(shù)可穿戴物品和配件。所有這些簡單的物體都可以在Lulzbot Mini上200至400微米的層高之間進(jìn)行打印，并根據(jù)其功能性、可打印性（尺寸、形狀）和硬度為85肖氏A來匹配所選擇的NinjaFlex 3D打印燈絲。

一旦所有這些對象都被3D打印在Lulzbot Mini上，研究人員的首要任務(wù)就是評估其質(zhì)量。幸運(yùn)的是，對于3D打印機(jī)用戶來說，密歇根理工大學(xué)對他們的發(fā)現(xiàn)感到滿意，他們報(bào)告說，當(dāng)打印的3D打印對象在相應(yīng)的應(yīng)用程序中打印時(shí)，它們都具有功能和美學(xué)上的可接受性。更重要的是，研究人員發(fā)現(xiàn)3D打印這些消費(fèi)品相關(guān)的成本節(jié)省是顯著的。

Woern和Pearce發(fā)現(xiàn)，與“最便宜的商業(yè)等效產(chǎn)品”相比，商業(yè)柔性燈絲在經(jīng)濟(jì)上和在技術(shù)上都是可行的，提供了靈活產(chǎn)品的分布式家庭尺寸制造的手段，報(bào)告節(jié)省了75％的成本。與“高價(jià)格產(chǎn)品”相比有92％的份額?；诖?，密歇根理工研究人員甚至計(jì)算出消費(fèi)者根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)投資自己的3D打印設(shè)備的價(jià)值。

研究人員說：“大概160個(gè)靈活的物體必須被替代，以恢復(fù)打印彈性材料的資本成本。然而，如以前的工作所示，本研究中使用的Lulzbot Mini 3D打印機(jī)將提供超過100％的投資回報(bào)率，每周從硬質(zhì)熱塑性塑料上打印一個(gè)物體。需要提供柔性燈絲功能的[FlexyStruder]升級可以通過37次平均替代靈活打印完成?！盬oern和Pearce不滿足于現(xiàn)成商品的節(jié)省75％和95％，Woern和Pearce也研究了消費(fèi)者如何回避購買長絲卷軸的成本。

根據(jù)全面的3D打印研究，使用顆粒擠出機(jī)和TPU顆粒（而不是長絲的卷軸）使用戶可以節(jié)省高達(dá)93％的現(xiàn)成貨物-這是一個(gè)小的改進(jìn)，但從長遠(yuǎn)來看可能是顯著的。更重要的是研究人員對再生絲的計(jì)算。他們估計(jì)，通過使用Recyclebot長絲擠出機(jī)處理的回收的TPE長絲，3D打印機(jī)用戶可以節(jié)省成本，比采購現(xiàn)貨產(chǎn)品高出99％。從某種程度上來說，也許投資3D打印機(jī)和再生長絲擠出機(jī)是一個(gè)更好的選擇。

雖然這個(gè)數(shù)字令人印象深刻，但Woern和Pearce對他們的發(fā)現(xiàn)提出了一些警告。一方面，他們說為柔性燈絲制作的可3D打印設(shè)計(jì)的作品還比較少，這意味著他們可以嘗試3D打印的功能對象數(shù)量有限。他們還注意到，本研究中使用的市場價(jià)格可能會波動(dòng)。然而，這些價(jià)格變化最終將使3D打印更具成本效益，隨著競爭的加劇，3D打印設(shè)備和柔性燈絲的價(jià)格可能會大幅下降。

研究人員總結(jié)道：“這項(xiàng)研究表明，即使處于高價(jià)位的纖維絲在經(jīng)濟(jì)上也是可行的，并且在技術(shù)上可行，提供分布式家用制造柔性產(chǎn)品的手段。”

據(jù)了解，他們的研究論文“柔性產(chǎn)品的分布式制造：技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性”已在DMPI Technologies上發(fā)表。