用3D打印制作的物體比傳統(tǒng)制造方法制造的物體更輕，更強(qiáng)，更復(fù)雜。 但是，在3D打印改變大多數(shù)設(shè)備的生產(chǎn)之前，必須克服一些技術(shù)挑戰(zhàn)。商業(yè)上可用的打印機(jī)通常只提供高速、高精度或高質(zhì)量的材料.它們很少提供所有這三種產(chǎn)品，這限制了它們作為制造工具的用途。目前，3D打印主要用于特種零件的原型制作和小批量生產(chǎn).

        現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的一家初創(chuàng)公司Inkbit正致力于將3D打印的所有好處應(yīng)用到一系列以前從未打印過的產(chǎn)品上-它的目標(biāo)是將這些產(chǎn)品的數(shù)量從根本上擾亂各個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)過程。該公司正在通過將其多功能噴墨3D打印機(jī)與機(jī)器視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)配對(duì)來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。視覺系統(tǒng)在打印物體時(shí)對(duì)物體的每一層進(jìn)行全面掃描，以糾正實(shí)時(shí)錯(cuò)誤，而機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)則利用這些信息來預(yù)測材料的翹曲行為，并做出更精確的最終產(chǎn)品。Inkbit的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官davide marini說：“公司誕生的初衷是給3D打印機(jī)賦予眼睛和大腦。”

        這個(gè)想法為Inkbit的機(jī)器解鎖了一系列應(yīng)用程序。該公司表示，與其他打印機(jī)相比，它可以更準(zhǔn)確地打印出更靈活的材料。如果一個(gè)物體，包括一個(gè)計(jì)算機(jī)芯片或其他電子元件，被放置在打印區(qū)域，機(jī)器可以精確地打印它周圍的材料。當(dāng)一個(gè)物體完成時(shí)，機(jī)器會(huì)保存一個(gè)數(shù)字副本，可以用來保證質(zhì)量。

 Inkbit是麻省理工學(xué)院的一家初創(chuàng)公司，它開發(fā)了一臺(tái)多功能噴墨3D打印機(jī)，能夠產(chǎn)生許多以前從未打印過的物品。圖片：Inkbit提供

       Inkbit仍然是一家早期公司。目前有一臺(tái)可操作的生產(chǎn)級(jí)打印機(jī).但該公司將于今年晚些時(shí)候開始銷售打印品，從約翰遜(Johnson)和約翰遜(Johnson)的試點(diǎn)開始，然后在明年銷售打印機(jī)。如果Inkbit能夠利用目前銷售醫(yī)療設(shè)備、消費(fèi)產(chǎn)品和汽車零部件的公司的利益，那么它的機(jī)器將在未來幾年內(nèi)在數(shù)十億美元的市場中發(fā)揮主導(dǎo)作用，從牙科定位儀到工業(yè)工具和睡眠呼吸暫停口罩。“每個(gè)人都知道3D打印的優(yōu)勢是巨大的，”Marini說。他說：“但大多數(shù)人都在接受這項(xiàng)計(jì)劃時(shí)遇到困難。技術(shù)還沒有實(shí)現(xiàn)。我們的機(jī)器是第一臺(tái)能夠了解材料性能并預(yù)測其行為的機(jī)器。我相信它將是革命性的，因?yàn)樗鼘⑹谷魏稳硕寄軜O快地從一個(gè)想法轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)可用的產(chǎn)品。它為每個(gè)人提供了商機(jī)。“

有潛力的打印機(jī)

       一些今天最難打印的材料也是目前制造過程中最常用的材料。這包括類似橡膠的材料，如硅酮和高溫材料，如環(huán)氧樹脂，這些材料通常用于絕緣電子產(chǎn)品和各種消費(fèi)、健康和工業(yè)產(chǎn)品。這些材料通常很難打印，導(dǎo)致不均勻的分布和打印過程的失敗，如堵塞。隨著時(shí)間的推移，它們也傾向于在邊緣收縮或旋轉(zhuǎn)。Inkbit的聯(lián)合創(chuàng)始人Wojciech Matusik，電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)副教授，javierramos，wongshou wang，kiril vi線人?e多年來一直在matusik‘s致力于解決這些問題。計(jì)算Fabrications群在計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室(CSAIL)。

    2015年，這兩位聯(lián)合創(chuàng)始人是一群研究人員之一，制造了一臺(tái)相對(duì)低成本、精確的3D打印機(jī)。通過利用機(jī)器視覺，可以一次打印出創(chuàng)紀(jì)錄的10種材料。這項(xiàng)壯舉引起了許多有意將生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)?D打印的大公司的關(guān)注，第二年，這四名工程師得到了Deshpande中心的支持，將他們將機(jī)器視覺與3D打印相結(jié)合的想法商業(yè)化。

       在麻省理工學(xué)院，Matusik的研究小組使用一個(gè)簡單的3D掃描儀來跟蹤其機(jī)器的進(jìn)展。對(duì)于Inkbit的第一臺(tái)打印機(jī)，創(chuàng)始人想要大大提高他們機(jī)器的“眼睛”。他們決定使用光學(xué)相干斷層掃描儀，它使用長波長的光透過材料表面，并以人類頭發(fā)寬度的分辨率掃描材料層。由于傳統(tǒng)上只有眼科醫(yī)生才能使用光學(xué)相干斷層掃描儀來檢查患者眼睛表面以下的情況，所以僅有的一種掃描速度太慢，無法掃描3D打印部件的每一層-因此Inkbit的團(tuán)隊(duì)就像Marini描述的那樣“咬了子彈”，并制造了一臺(tái)定制的光學(xué)相干斷層掃描儀，他說，它的速度是當(dāng)今市場上任何其他設(shè)備的100倍。

       當(dāng)一個(gè)圖層被打印和掃描時(shí)，公司專有的機(jī)器視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)糾正任何實(shí)時(shí)錯(cuò)誤，并主動(dòng)補(bǔ)償易變材料的翹曲和收縮行為。這些工藝進(jìn)一步擴(kuò)大了該公司能夠打印的材料的范圍，方法是移除其他打印機(jī)使用的滾筒和刮刀，以確保精度，而在難以打印的材料中使用時(shí)，往往會(huì)發(fā)生堵塞。該系統(tǒng)旨在使用戶能夠在同一臺(tái)機(jī)器上進(jìn)行原型和制造新的對(duì)象。Inkbit目前的工業(yè)打印機(jī)有16個(gè)打印頭，用于制造多個(gè)零件，還有一個(gè)打印塊，足夠大到每年生產(chǎn)幾十萬個(gè)拳頭大小的產(chǎn)品(或更小數(shù)量的更大的產(chǎn)品)。該機(jī)器的非接觸式噴墨設(shè)計(jì)意味著，增加以后的迭代大小將與擴(kuò)大打印塊一樣簡單。

        Matusik說：“以前，人們可以用多材料打印機(jī)制作原型，但他們不能真正制造最終零件。”他指出，Inkbit的零件后處理可以完全自動(dòng)化。“使用任何其他制造方法都是不可能的。”

      Inkbit公司機(jī)器的新功能意味著創(chuàng)始人想要打印的一些材料是不可用的，因此該公司已經(jīng)創(chuàng)建了一些自己的化工廠，以使他們的產(chǎn)品性能達(dá)到極限。一種用于打印前混合兩種材料的專有系統(tǒng)將于明年在打印機(jī)Inkbit船上使用。這種由兩部分組成的化學(xué)混合系統(tǒng)將使公司能夠打印范圍更廣的工程級(jí)材料。作為Inkbit的戰(zhàn)略合作伙伴，強(qiáng)生公司正在收購首批打印機(jī)之一。這個(gè)MIT啟動(dòng)交換加速器(STEX 25)在使Inkbit公司接觸到諸如Amgen、Asics、BAE Systems、Bosch、Chanel、Lockheed Martin、Medtronic、Novartis等領(lǐng)先公司方面也發(fā)揮了重要作用。

      今天，創(chuàng)始人花費(fèi)了大量的時(shí)間來教育產(chǎn)品設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，這些團(tuán)隊(duì)以前從未能夠打印他們的產(chǎn)品-更不用說將電子元件集成到3D打印部件中了。設(shè)計(jì)師和發(fā)明家可能還需要一段時(shí)間才能充分利用集成的、多材料的3D打印所釋放出來的可能性。但就目前而言，Inkbit正在努力確保，當(dāng)未來到來時(shí)，最有想象力的人將有一臺(tái)機(jī)器可供使用。

    Matusik說：“其中有些已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于時(shí)代。”“我認(rèn)為，看看人們將如何將其用于最終產(chǎn)品，這將是非常有趣的。”