埃因霍温理工大学开发出用于SLA 3D打印的闭环控制系统

3D打印快讯
2020
10/22
09:43
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2020年10月22日,南极熊获悉,埃因霍温理工大学的博士研究员Thomas Hafkamp正在开发一种用于快速成型制造的新型闭环控制系统。

Hafkamp在其题为 "Towards closed-loop control in photopolymer-based additive manufacturing "的论文中详细介绍了他的工作,他的工作重点是基于树脂的SLA工艺。虽然SLA工艺发展已经比较成熟,但大多数3D打印机并没有利用传感器数据来实时纠正打印工作,基本上是在一个开环上运行,据此预定义的打印参数决定了零件的质量和成功。

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△理想的闭环控制系统,图片来自埃因霍温理工大学

反馈回路的力量

虽然2020年的SLA系统比以往任何时候都要复杂,但仍然存在打印失败的问题。要在第一次运行时就完美地制造出一个零件,需要大量的技巧和经验(以及运气),这就需要基本上采用试错的方法。用Hafkamp的话来说,你不可能 "CTRL + P,然后从3D打印机中得到一个无缺陷的产品"。

闭环可能是解决这个问题的答案,使用传感器数据和智能算法来抵消干扰,否则会导致零件质量下降。在SLA的背景下,反馈控制需要一次性解决系统的过程模型、传感器和执行器。

光固化的闭环控制

Hafkamp的工作首先进行了全面的文献回顾,研究者在理论上证明了这种控制系统是可能的。然而,他确定主要的限制将是系统的测量方面,因为相关的机器实现的传感器并不完全是现成的。他主动设计、制造和测试了一种新的光学测量仪器来解决这个问题。

这套新的测量仪器能够测出光敏树脂固化的程度,也就是说对树脂的固化状态进行测量。

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△Hafkamp的仪器测量的光聚合过程,图片来自埃因霍温理工大学

作为概念验证,Hafkamp在TNO材料解决方案实验室设立了一个实验,包括一个红外光谱仪、一个UV LED执行器和一个嵌入式控制器。该仪器配有他自己开发的软件,可以实现实时数据通信。结果显示,该仪器能够以每秒2万次的速度快速测量,为未来更全面的、可用于3D打印机的实时控制系统做好了铺垫。

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△近红外测量仪器,图片来自埃因霍温理工大学

实时过程监控和质量控制是增材制造领域积极研发的一个领域。最近,宾夕法尼亚州立大学从科技公司3M获得了18万美元的资助,用于探索金属3D打印的质量控制方法。该团队将使用无损评估(NDE)方法,即在不伤害零件或系统的情况下对其进行测试,以评估使用粘结剂喷射工艺3D打印的零件。
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橡树岭国家实验室的研究人员最近开发了一个基于人工智能的软件,能够实时监控PBF 3D打印过程。算法在生产过程中评估零件的质量,是替代表征设备的高性价比产品。
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编译自:3dprintingindustry




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