受蜘蛛網啟發的KUKA 6軸3D列印機

2014年7月，由同濟大學建築與城市規劃學院所主辦，同濟大學建築設計研究院、上海同濟城市規劃設計院和德稻教育協辦，為期三週的＂數字未來＂上海夏季研討會上，一群來自同濟大學的學生發表一款6軸KUKA機器人與3D列印機相結合的裝置，開發團隊稱它為6D列印，其中的6D指的是機器人的6個軸。該團隊由史紀、劉潯、羅瑞華、崔宇旗、李曉琳所組成，指導老師是來自清華大學的袁峰副教授。該團隊開發出這個結合了6軸機器人的3D列印機，主旨在於消除＂設計＂與＂製作＂之間的界限，讓建築師能快速、準確地實現他們的設計。

開發團隊表示，＂傳統的3D列印方式是依照水平切片列印，然後堆疊形成整體模型，這個過程只能反映出模型的成型狀態，並未反映結構的自然生長與建構邏輯。這個專題由仿生學的角度出發，透過模仿蜘蛛網的建構過程，即由一點開始，沿著結構路徑生長出複雜空間的自然建構邏輯。＂

這款KUKA機械手臂安裝了特製的工具頭(3D列印擠出頭)，將其作為列印頭，可在空間中沿不同路徑列印曲線。雖然其尺寸很大，但仔細觀察會發現，溫度和擠出頭大多是交給Arduino MEGA控制。

此外，列印工具頭採用靈活可變的機械設計，共有4個列印噴頭、3個活動噴頭以及1個固定噴頭。

固定噴頭可以完全擬合模型曲線，3個活動噴頭則由附加的電路以及機械裝置控制，可在兩個狀態間隙擺動，沿著列印路徑，有規律地一張一合，從而改變列印過程中線材定型時的截面形狀，形成像是蜘蛛網似的擁有結構強度的線材。

透過模仿蜘蛛網的細微結構，將創新的生產方式融入3D列印中，得以讓我們列印簡易的自立式結構，並展現出這個結構如何從無到有。如此一來，透過仿生列印可以幫助材料能夠發揮其自身的最大潛能。

機械手臂終端器的程式編碼主要依賴Arduino。每個列印頭都內置加熱器，而加熱器都有經過特殊程式編碼，將溫度維持在適度的範圍內。另外，因為列印頭工作時會產生大量的熱量，因此，便用空氣壓縮機將氣流持續大量的吹向列印噴頭前端，使受熱融化的ABS線材冷卻定型。

材料(ABS塑膠)有四個傳輸系統，皆有各自的伺服機，它們的工作就像一般的3D印表機。此外，有一個馬達負責旋轉位於中央的轉盤。傳輸和旋轉的速度，皆透過中央開關來調整，這款機械臂可依照設計者的構想調整結構形狀。

最後我們來看看6軸KUKA機器人運作的影片吧。