该公司利用机器视觉和人工智能来增强3d打印

3d打印制造的物体比传统制造方法制造的物体更轻、更坚固、更复杂。然而，在3d打印改变大多数设备的生产之前，必须克服几个技术挑战。

市面上的打印机通常只提供高速、高精度或高质量的材料。它们很少同时提供这三种功能，这限制了它们作为制造工具的用处。如今，3d打印主要用于原型制作和专业部件的小批量生产。

来自麻省理工学院的初创公司Inkbit正致力于将3d打印的所有好处应用到一系列以前从未打印过的产品中，而且它的目标是实现大规模打印，从而从根本上颠覆多个行业的生产流程。

该公司通过将其多材料喷墨3d打印机与机器视觉和机器学习系统相结合来实现这一目标。视觉系统在打印过程中全面扫描物体的每一层，实时纠正错误，而机器学习系统则使用这些信息来预测材料的翘曲行为，并制作更准确的最终产品。

Inkbit联合创始人兼首席执行官达维德•马里尼表示:“公司诞生的初衷是为3d打印机配备眼睛和大脑。”

这个想法为Inkbit的机器打开了一系列的应用程序。该公司表示，它可以比其他打印机更准确地打印更灵活的材料。如果一个物体，包括计算机芯片或其他电子元件，被放置在打印区域，机器可以精确地打印周围的材料。当一件物品完成后，机器会保留一个数字副本，用于质量保证。

Inkbit仍是一家早期公司。它目前有一台正在使用的生产级打印机。但它将在今年晚些时候开始销售打印产品，首先是与强生公司(Johnson and Johnson)合作的试点项目，然后在明年销售打印机。如果Inkbit能够利用目前销售医疗设备、消费品和汽车零部件的公司的兴趣，那么它的机器将在未来几年在一系列价值数十亿美元的市场中发挥主导作用，从牙齿矫正器到工业工具和睡眠呼吸暂停口罩。

“每个人都知道3d打印的优势是巨大的，”马里尼说。“但大多数人在接受它时遇到了问题。技术还不成熟。我们的机器是第一个可以学习材料的特性并预测其行为的机器。我相信它将是革命性的，因为它将使任何人都能极快地从一个想法变成可用的产品。它为每个人都打开了商机。”

有潜力的打印机

目前一些最难打印的材料也是目前制造工艺中最常用的材料。这包括橡胶类材料，如硅胶，以及高温材料，如环氧树脂，这些材料通常用于绝缘电子产品以及各种消费、健康和工业产品。

这些材料通常难以打印，导致分布不均匀和打印过程中的故障，如堵塞。随着时间的推移，它们的边缘也会缩小或变圆。Inkbit的联合创始人Wojciech Matusik，电气工程和计算机科学副教授，Javier Ramos, Wenshou Wang和Kiril vidime多年来一直在Matusik的实验室研究这些问题计算制造组在计算机科学与人工智能实验室(权力)。

2015年，联合创始人和一组研究人员制造了一种相对低成本、精确的3d打印机利用机器视觉，可以一次打印出创纪录的10种材料。这一壮举引起了许多有意将生产转向3d打印的大公司的注意，第二年，这四位工程师得到了德什潘德中心的支持，将他们将机器视觉与3d打印结合起来的想法商业化。

在麻省理工学院，Matusik的研究小组使用3d扫描仪来跟踪机器的进程。对于Inkbit的第一台打印机，创始人想要大幅改善他们机器的“眼睛”。他们决定使用光学相干断层扫描(OCT)扫描仪，这种扫描仪使用长波长的光来穿透材料的表面，并以人类头发宽度的一小部分的分辨率扫描材料层。

由于OCT扫描仪传统上只被眼科医生用于检查患者眼睛表面以下的部分，唯一可用的OCT扫描仪在扫描3d打印部分的每一层时都太慢了，所以Inkbit的团队建造了一个定制的OCT扫描仪。

当打印和扫描一层时，该公司专有的机器视觉和机器学习系统会自动实时纠正任何错误，并主动补偿易变材料的翘曲和收缩行为。这些工艺进一步扩大了该公司打印材料的范围，取消了其他一些打印机为确保精度而使用的滚筒和刮刀，这些滚筒和刮刀在使用难以打印的材料时容易卡壳。

该系统旨在允许用户在同一台机器上制作原型和制造新物体。Inkbit目前的工业打印机有16个打印头，可以制造多材料部件，打印块大到每年可以生产数十万个拳头大小的产品(或少量的大型产品)。该机器的非接触式喷墨设计意味着增加后续迭代的尺寸将像扩大打印块一样简单。

马图西克说:“以前，人们可以用多材料打印机制造原型，但他们无法真正制造出最终的零件。”他指出，Inkbit零件的后处理可以完全自动化。“这是用其他任何制造方法都不可能做到的。”

Inkbit机器的新功能意味着，创始人想要打印的一些材料是不可用的，因此该公司创造了一些自己的化学物质，以将产品的性能提升到极限。明年，Inkbit公司的打印机将配备一种专利系统，可以在打印前混合两种材料。这种由两部分组成的化学混合系统将允许该公司打印更广泛的工程级材料。

Inkbit的战略合作伙伴强生公司(Johnson and Johnson)正在收购首批打印机之一。麻省理工学院创业交流加速器(STEX25)也有助于将Inkbit暴露给安进、阿瑟士、BAE系统、博世、香奈儿、洛克希德·马丁、美敦力、诺华等领先企业。

如今，创始人花了大量的时间来培训产品设计团队，这些团队以前从未能够3d打印他们的产品，更不用说将电子组件集成到3d打印部件中了。

在设计师和发明家充分利用集成的多材料3d打印所释放的可能性之前，可能还需要一段时间。但目前，Inkbit正在努力确保，当未来到来时，最有想象力的人将拥有一台机器来工作。

马图西克说:“有些东西远远超前于它的时代。“我认为，看到人们如何将其用于最终产品将非常有趣。”

麻省理工学院

www.mit.edu

-由Chris Vavra编辑，CFE Media制作编辑，cvavra@cfemedia.com．查看更多机器视觉故事．

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