近日，密歇根大学智能可持续自动化实验室(S2A) 开发了可以使桌面3D打印机的速度提高一倍的的算法。该技术使用过滤B样条(FBS)算法来调整打印机的控制，并在打印机加速时减轻不必要的振动。

11月1日发布了一个视频 演示，展示了在 HICTOP Prusa i3上打印的美国国会大厦的一个小型模型。模型最终以60 mm / s的进给速度和1 m / s ^ 2的加速度极限完成了四个小时。对于第二次测试，他们提高了打印速度，并显示了一个模型如何被打印机振动增加完全破坏，另一个模型在振动补偿算法的帮助下，在两个小时内成功完成，而质量不变。这个视频获得了3D打印界的关注。

Hackaday收到了一些提示后， 接受了挑战，以重现视频中显示的实验。正如汤姆·纳迪(Tom Nardi)解释的那样，他们的目标是找出在维护良好的桌面3D打印机上打印相同的基准部件需要多长时间。在不知道确切的比例因子，层高或最初使用的填充百分比(后来显示为50%的比例，0.1mm的层高和25%的填充)的情况下，他们试图通过计算视频中使用的设置来复制测试小小的误差。

皮带振动从基准测试

基线模型用于密歇根大学的测试

知道密西根大学在视频中使用了HICTOP Prusa i3，他们在机器上使用了可识别的部件，并将它们与模型进行比较。他们使用HICTOP打印机上的可见加热块作为参考，打印机的清晰侧视图使他们可以确定比例因子约为60%。

然后，通过使用正在进行的视频中的静止图像，他们通过比较不同填充百分比的切片器层视图来估计填充百分比，并得出15-20%。他们决定使用一个2毫米的层高，然后进行测试。

使用加热块来计算打印的比例因子

在密歇根州的打印视频显示切片机中20%的填充

模型完成只需要1小时20分钟。这接近密歇根大学加速测试的一半时间，这个时间是用振动补偿算法辅助的，大约比基准测试快四倍。即使考虑估计参数的误差范围，Hackaday同行评审和两小时算法辅助打印之间仍然存在显着差异。

尽管经过精细调整的台式3D打印机能够以比视频中显示的速度更快的速度进行打印，但测试的目的不是为了使“标准打印”的速度最快。相反，我们的目标是展示振动补偿算法如何提高3D打印机的速度和加速度，这一切都是相同的。假设打印机的速度受到振动的限制，如果将算法安装在Hackaday同行评审中使用的3D打印机上，并且所有设置保持不变(比例尺：60%，填充率：20%，图层高度：0.2 mm)就能以更快的速度打印零件 - 这样一来，如果没有算法，通常会由于增加的振动而导致打印失败。

Chinedum Okwudire教授为了从源头上了解更多对这种情况做了一些了解：

“有些人似乎误解了我们的工作(以及我们视频中提到的4小时的案例研究)，显示了”标准“桌面打印机对Capitol部件的最快打印速度。这是一个非常错误的认识。打印时间高度取决于打印机和用于打印的参数。当然，一个100秒的视频不能给出完整的背景，“他告诉Hackaday与我们分享的完整评论。

“我们工作的重点是展示振动补偿如何提高3D打印机的可达到的速度和加速度，相对于没有振动补偿的情况，所有这些都是平等的。我们并没有声称没有振动补偿，我们不能在给定的3D打印机上比我们的视频中显示的具体情况更快地打印Capitol部分。但是，有了这样的机会，在振动补偿的情况下，在没有振动补偿的情况下，它们能够在同一台打印机上打印得更快，而且所有的东西都是平等的。对于我们的4小时“标准”打印不是最好的(甚至在视频中使用的特定打印机)。

在所有情况下都使用相同的条件，因此其结果汇总不会简单地通过缩放数字来改变。人们可能会问的一个更重要的问题是为什么他们选择使用四小时打印作为“标准打印”，而不是2小时41分钟的打印。根据Okwudire教授的说法，他们发现一般的3D打印机用户对打印速度和加速度通常比较保守：

“我们从许多博客中发现，为了避免部件损坏或表面质量不佳，人们通常在HICTOP Prusa i3等高振动打印机上使用速度约为40 mm / s和/或加速度在1 m / s ^ 2左右的打印机。因此，即使经过反复试验，部件可能会以更高的速度和加速度打印而不会失败，但许多非技术用户在博客中提到，他们宁愿保守，以确保始终获得可靠的打印效果。

Okwudire教授和他的团队进一步确信，大多数桌面3D打印机的运行速度比他们收到全新的LulzBot TAZ 6时所能达到的速度要慢，并且注意到打印机出厂设置的加速极限是保守的0.5 m / s ^ 2。

“我们认为加速度限制是在工厂保守设定的，以减少在打印过程中发生故障的零件的可能性。毫无疑问，通过反复试验，人们可以以高于0.5m / s ^ 2的加速度进行打印，但是很少有人可以在极限条件下操作。这就是为什么在我们的示例视频中，我们对没有振动补偿的情况和振动补偿情况(因为我们认为这更现实)强加了保守的加速度。一个喜欢修补和推动极限的技术人员可能很好地测试一个部分，直到他们达到打印机的性能极限，但普通用户通常不这样做，“他向我们解释说。

在提交给3D打印社区的详细结果中，使用HICTOP Prusia i3(视频中显示)的测试被标记为保守的情况。但是，Okwudire教授也谈到了一个激烈的情况，那就是没有振动补偿算法的打印机非常接近极限。在这种情况下，节省的时间仍然超过31%。

此外，需要注意的是，即使在60毫米/秒的进给速度和30米/秒^ 2的加速度极限下，我们的任何带有FBS的打印件都不会失效。这意味着很多应用案例可以节省更多的时间。我们一直在试图在HICTOP打印机上找到有关FBS情况的限制。我们最近的结果表明，我们可以以60毫米/秒和120毫米/秒的进给速度，以及50米/秒^ 2的加速度进行打印，而不会出现打印失败。查看下面的结果(同样使用0.1毫米的层高，25%的填充率和50%的比例)。

加速打印测试

一位观众指出打印机松动的皮带张力后，回应了对YouTube视频的评论，Okwurdire教授写道：

“你说得对，增加皮带张力在一定程度上减少了振动问题。然而，较高的皮带张力也增加了电机必须克服的摩擦力矩，这总是降低了可达到的速度和加速度(因为摩擦远离有用的电机转矩)。高摩擦也会增加磨损。有趣的是，FBS振动补偿允许在高速/加速下获得高质量的打印品，而不需要高的皮带张力。视频中的打印机是HICTOP Prusa i3，它不是最高质量的，可能随着时间的推移慢慢失去了皮带张力。我们还测试了一个全新的Lulzbot Taz 6算法，我们注意到比HICTOP Prusa i3有更高的皮带张力(和摩擦力)。使用我们的算法，我们能够更快地打印。https://umich.box.com/s/ram468peq4a3wxu0hl9jdusvphj4z0gi “

通过在全新的LulzBot TAZ 6上进行额外的测试，它进一步验证了算法在所有东西保持相同的情况下能够提高打印速度。

振动补偿算法在全新的TAZ 6上测试

Okwudire教授在被链接的文件中质疑中间打印质量时提供了额外的评论：

“... Lulzbot中间打印和右侧打印达到预期的100毫米/秒(因为它们有足够的加速度 - 1克)。它们之间的唯一区别，以及为什么中间打印品具有可怕的表面质量，是存在振动。中间和右侧打印品之间的所有内容都是相同的，只是中间的打印品不使用FBS，右侧的印刷品也是这样。“

Okwudire教授和他的团队目前正在努力将算法集成到Marlin中，并且在不久的将来他们也很乐意集成到其他固件中。他们也已经和合作伙伴一起向他们发送了打印机来测试算法：

“正如我们已经注意到的，在不同的打印机上测试时，仍然有很多我们不知道算法的性能如何。我们测试的打印机越多，我们就能找出更多的问题并修复它们。这也将使我们更清楚地了解算法在各种打印机上可以做什么和不可以做什么。“

当被问及关于工业级3D打印机的测试时，Okwudire教授表示他们还没有对其进行任何测试，但他们对这个想法持开放态度。他们还想在其他工业机器上进行测试，如激光切割机，数控机床等。他指出，软件不仅仅是3D打印机，事实上，创建软件的想法是从高端开始的数控机床遭遇严重的振动问题，限制了其速度和精度。