熔融沉積成型（FDM）3D打印技術作為一種易于接近的增材制造技術，在當今的制造趨勢中占據了核心地位，從快速原型制作到創(chuàng)造性表達甚至建造交互式設備。利用自動和半自動定制設計控制，3D打印還可以作為增強工藝工具來實現復雜的美學，降低工藝水平的門檻，這為制作物品的廣泛可能性賦予了力量。因此，我們看到了引入吹塑技術的機會，這種技術已經存在了很長時間，但在人機交互領域中還沒有被完全探索。

吹塑技術可以制造具有大容積、輕重量和復雜曲面結構的空心制品，被廣泛用于大規(guī)模生產塑料制品。吹塑基本上是一種將可塑的中空材料（稱為制管）吹氣成目標形狀的方法，可以通過手工成型或預設計的模具進行控制。此外，充氣膨脹的速度非?？欤鞘褂媚＞?，否則塑造特定的形狀對于操作人員的技巧和經驗有較高的要求。近年來，藝術家們利用數字工具進行定制吹塑產品的實驗。然而，對于控制形狀變化的探索有限，限制了其個性化和民主化。

浙江大學王冠云教授團隊基于先前工作形狀變化原理，提出了一種新型的PneuFab吹塑技術，旨在克服相關問題并且實現民主化的制造過程。通過FDM 3D打印定制結構和時間觸發(fā)方法實現，使普通用戶可以通過吹氣簡單的FDM 3D打印熱塑性結構來設計和創(chuàng)建中空體積形狀變化。

PneuFab 是一種新穎且低成本的混合制造工作流程，它利用了氣體壓力和柔性材料的特性來實現3D打印結構，并在其中嵌入各種電子元件和傳感器。相對于傳統(tǒng)的制造工藝，PneuFab 能夠大大降低成本和時間，同時也能夠獲得更高的靈活性和精度。氣囊可以定制化，PneuFab可以為不同的應用場景設計不同的氣囊結構，以滿足不同的需求。

由于充氣結構是內部構建的，因此它們對產品的外觀沒有任何影響，以滿足客戶在外觀上的要求。這是一種非常優(yōu)秀的解決方案，通過使用3D打印和充氣結構，PneuFab創(chuàng)建了高度定制化，強度和美觀的吹塑工件。

PneuFab新型充氣結構使用Raise3D E2打印機來生產，能夠幫助設計人員在一些吹塑制品上實現更高的制造效率和生產質量。Raise3D E2打印機的優(yōu)勢在于它的高打印精度和穩(wěn)定的打印性能，它可以準確打印出高質量模型，并且能保證打印的樣件表面光滑細膩。作為一種基于3D打印的柔性生產模式，E2還可以輕松實現傳統(tǒng)工藝無法加工出的復雜結構，這使設計師可以在自由地進行產品設計的同時還能保證高質量生產，使其成為生產這種復雜結構的理想工具。

在其制作過程中，Raise3D E2默認噴嘴直徑為0.4mm制造設計的熱塑性胚，可替換為0.2、0.6、0.8和1.0mm，根據打印尺寸和精度需求，選擇合適的噴嘴，更換便捷。使用E2常用的ideaMaker切片軟件生成打印文件。由于所有樣品的數字模型都是薄壁空心的，為了保證打印件的密封性，將擠出率設置為95％，填充率設置為100％，其余為默認打印參數，以避免潛在的間隙和漏氣，特別是在打印需要填充的較大尺寸物體時。

Raise3D自主研發(fā)的ideaMaker切片軟件

在選擇材料時，浙大研究團隊調查了FDM 3D打印常用且易得的熱塑性彈性體:PLA和ABS。由于兩種熱塑性塑料的玻璃化轉變溫度不同，因此打印的準備工作會有所不同。這是因為需要考慮物質發(fā)生熱力學轉變的溫度范圍。就 PLA 而言，玻璃化轉變溫度范圍在60–100℃之間，而 ABS 則在105–200℃之間。這決定了切片機中設置的參數以及加熱3D打印機并達到所需溫度需要的時間。同時，必須正確設置制造過程的變量，包括打印平臺和打印頭。ABS需要較高的打印床溫度，約為 80-110℃，而 PLA 通常為 60℃。就擠出機而言，PLA 還需要較低的溫度，特別是 180-230°C 左右，而 ABS 需要 210-250°C。

▲Raise3D Premium PLA 材料表現

在考慮玻璃轉變溫度的影響后，研究人員最終決定選擇PLA為打印材料。PLA（聚乳酸) 是一種無毒的，生物基熱塑性高分子材料，具有優(yōu)異的生物可降解性。Raise3D Premium PLA 耗材具有多種顏色可選，具有出色的表面光潔度。在打印時會保持其形狀且很少翹曲，有時不需要加熱底板即可使用，是打印高精度打印部件和美學細節(jié)模型的首選，更適用于注射、拉伸、擠出、吹塑、3D打印等價格工藝。

▲Raise3D Premium PLA線材

PneuFab吹塑技術的出現，豐富了吹塑成型的設計空間，使得設計師們可以更加靈活地利用數字技術制造出具有復雜幾何形狀和可調剛度的工件。在這個數字化時代，數字工藝的發(fā)展已經使得工藝技術實現民主化成為可能，也更大程度地促進了工業(yè)和創(chuàng)意領域的快速發(fā)展。

▲PneuFab應用的例子

隨著更多的人們掌握3D打印技術，數字制造的創(chuàng)造力和實用性將會得到更大的提升。相信在未來，數字工藝將會成為推動產業(yè)轉型的重要力量，PneuFab吹塑技術也將引領制造行業(yè)掀起新的變革。

熔融沉積成型（FDM）3D打印技術作為一種易于接近的增材制造技術，在當今的制造趨勢中占據了核心地位，從快速原型制作到創(chuàng)造性表達甚至建造交互式設備。利用自動和半自動定制設計控制，3D打印還可以作為增強工藝工具來實現復雜的美學，降低工藝水平的門檻，這為制作物品的廣泛可能性賦予了力量。因此，我們看到了引入吹塑技術的機會，這種技術已經存在了很長時間，但在人機交互領域中還沒有被完全探索。

吹塑技術可以制造具有大容積、輕重量和復雜曲面結構的空心制品，被廣泛用于大規(guī)模生產塑料制品。吹塑基本上是一種將可塑的中空材料（稱為制管）吹氣成目標形狀的方法，可以通過手工成型或預設計的模具進行控制。此外，充氣膨脹的速度非?？欤鞘褂媚＞?，否則塑造特定的形狀對于操作人員的技巧和經驗有較高的要求。近年來，藝術家們利用數字工具進行定制吹塑產品的實驗。然而，對于控制形狀變化的探索有限，限制了其個性化和民主化。

浙江大學王冠云教授團隊基于先前工作形狀變化原理，提出了一種新型的PneuFab吹塑技術，旨在克服相關問題并且實現民主化的制造過程。通過FDM 3D打印定制結構和時間觸發(fā)方法實現，使普通用戶可以通過吹氣簡單的FDM 3D打印熱塑性結構來設計和創(chuàng)建中空體積形狀變化。

PneuFab 是一種新穎且低成本的混合制造工作流程，它利用了氣體壓力和柔性材料的特性來實現3D打印結構，并在其中嵌入各種電子元件和傳感器。相對于傳統(tǒng)的制造工藝，PneuFab 能夠大大降低成本和時間，同時也能夠獲得更高的靈活性和精度。氣囊可以定制化，PneuFab可以為不同的應用場景設計不同的氣囊結構，以滿足不同的需求。

由于充氣結構是內部構建的，因此它們對產品的外觀沒有任何影響，以滿足客戶在外觀上的要求。這是一種非常優(yōu)秀的解決方案，通過使用3D打印和充氣結構，PneuFab創(chuàng)建了高度定制化，強度和美觀的吹塑工件。

PneuFab新型充氣結構使用Raise3D E2打印機來生產，能夠幫助設計人員在一些吹塑制品上實現更高的制造效率和生產質量。Raise3D E2打印機的優(yōu)勢在于它的高打印精度和穩(wěn)定的打印性能，它可以準確打印出高質量模型，并且能保證打印的樣件表面光滑細膩。作為一種基于3D打印的柔性生產模式，E2還可以輕松實現傳統(tǒng)工藝無法加工出的復雜結構，這使設計師可以在自由地進行產品設計的同時還能保證高質量生產，使其成為生產這種復雜結構的理想工具。

在其制作過程中，Raise3D E2默認噴嘴直徑為0.4mm制造設計的熱塑性胚，可替換為0.2、0.6、0.8和1.0mm，根據打印尺寸和精度需求，選擇合適的噴嘴，更換便捷。使用E2常用的ideaMaker切片軟件生成打印文件。由于所有樣品的數字模型都是薄壁空心的，為了保證打印件的密封性，將擠出率設置為95％，填充率設置為100％，其余為默認打印參數，以避免潛在的間隙和漏氣，特別是在打印需要填充的較大尺寸物體時。

Raise3D自主研發(fā)的ideaMaker切片軟件

在選擇材料時，浙大研究團隊調查了FDM 3D打印常用且易得的熱塑性彈性體:PLA和ABS。由于兩種熱塑性塑料的玻璃化轉變溫度不同，因此打印的準備工作會有所不同。這是因為需要考慮物質發(fā)生熱力學轉變的溫度范圍。就 PLA 而言，玻璃化轉變溫度范圍在60–100℃之間，而 ABS 則在105–200℃之間。這決定了切片機中設置的參數以及加熱3D打印機并達到所需溫度需要的時間。同時，必須正確設置制造過程的變量，包括打印平臺和打印頭。ABS需要較高的打印床溫度，約為 80-110℃，而 PLA 通常為 60℃。就擠出機而言，PLA 還需要較低的溫度，特別是 180-230°C 左右，而 ABS 需要 210-250°C。

▲Raise3D Premium PLA 材料表現

在考慮玻璃轉變溫度的影響后，研究人員最終決定選擇PLA為打印材料。PLA（聚乳酸) 是一種無毒的，生物基熱塑性高分子材料，具有優(yōu)異的生物可降解性。Raise3D Premium PLA 耗材具有多種顏色可選，具有出色的表面光潔度。在打印時會保持其形狀且很少翹曲，有時不需要加熱底板即可使用，是打印高精度打印部件和美學細節(jié)模型的首選，更適用于注射、拉伸、擠出、吹塑、3D打印等價格工藝。

▲Raise3D Premium PLA線材

PneuFab吹塑技術的出現，豐富了吹塑成型的設計空間，使得設計師們可以更加靈活地利用數字技術制造出具有復雜幾何形狀和可調剛度的工件。在這個數字化時代，數字工藝的發(fā)展已經使得工藝技術實現民主化成為可能，也更大程度地促進了工業(yè)和創(chuàng)意領域的快速發(fā)展。

▲PneuFab應用的例子

隨著更多的人們掌握3D打印技術，數字制造的創(chuàng)造力和實用性將會得到更大的提升。相信在未來，數字工藝將會成為推動產業(yè)轉型的重要力量，PneuFab吹塑技術也將引領制造行業(yè)掀起新的變革。