研究人員開發(fā)出自適應(yīng)切片方法和粘結(jié)劑用量算法，優(yōu)化粘合劑噴射工藝

2024年6月2日，南極熊獲悉，土耳其 Ondokuz Mayıs 大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)一種創(chuàng)新方法，利用自適應(yīng)切片和可變粘合劑量算法來優(yōu)化粘合劑噴射工藝。

△自組裝粘合劑噴射 3D 打印機(jī)

在2023年，研究人員將相關(guān)研究首次發(fā)表在一項(xiàng)題為“Usingadaptive slicing method and variable binder amount algorithm in binder jetting/粘合劑噴射中采用自適應(yīng)切片方法和變粘合劑量算法”的論文中，在論文中詳細(xì)介紹了如何成功地使用這種方法將粘合劑噴射部件的層數(shù)減少了 38%，同時(shí)仍實(shí)現(xiàn)了與均勻切片部件相當(dāng)?shù)谋砻娲植诙群兔芏取?/div>

△圖片顯示了使用自適應(yīng)切片和 VBAA 生成的葉輪和 3D Phil（Matterhackers 基準(zhǔn)模型）。照片中的圖形顯示了可變的層厚度。

現(xiàn)在，由工業(yè)工程系博士研究員 Hasan Baş 領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表了第二篇基于這種粘合劑噴射創(chuàng)新的論文。第二篇研究論文同樣發(fā)表在《快速成型雜志》上，題為“Effectiveuse of adaptive slicing in binder jetting using Taguchi method and surfaceroughness measurement with image processing/使用田口方法在粘合劑噴射中有效使用自適應(yīng)切片以及使用圖像處理進(jìn)行表面粗糙度測量”。

Baş 表示，在這項(xiàng)研究中，研究人員進(jìn)一步“使用田口方法優(yōu)化了表面粗糙度，通過自適應(yīng)切片進(jìn)一步提高了生產(chǎn)速度”，并在工業(yè)粘合劑噴射機(jī)上演示了該方法。

田口方法是一種統(tǒng)計(jì)方法，旨在通過專注于設(shè)計(jì)和開發(fā)來提高制成品的質(zhì)量和效率。對于土耳其的研究人員來說，應(yīng)用這種方法使他們能夠繼續(xù)使用自適應(yīng)切片和可變粘合劑量算法 (VBAA)，同時(shí)優(yōu)化層厚度和粘合劑飽和率。VBAA 是使自適應(yīng)切片可行的關(guān)鍵部分，因?yàn)樗�確保使用的粘合劑量與層厚度相對應(yīng)。如果沒有它，薄層上可能會(huì)涂上太多的粘合劑，這會(huì)導(dǎo)致表面粗糙度增加，而厚層上可能會(huì)涂上太少的粘合劑，這會(huì)導(dǎo)致部件結(jié)構(gòu)變?nèi)酢?/div>

△該研究小組于 2023 年發(fā)表的第一項(xiàng)研究的結(jié)果。

在他們的工作中，該團(tuán)隊(duì)在九種不同條件下打印了 27 個(gè)樣品。每個(gè)生坯打印樣品都經(jīng)過仔細(xì)測量，然后在 1,500 °C 下燒結(jié)兩個(gè)小時(shí)。燒結(jié)后，對樣品進(jìn)行表面粗糙度和密度測試，以確定最佳打印條件。最后，研究小組發(fā)現(xiàn)，最佳 VBAA 條件是層厚度為 180-250 µm，飽和度為 50%。

△該研究小組本次發(fā)表的研究結(jié)果

根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)，研究人員使用自適應(yīng)切片技術(shù) 3D 打印了一個(gè)單獨(dú)的測試樣本。研究團(tuán)隊(duì)寫道：“該測試樣本分為三部分：自適應(yīng)（180-250 µm）、薄層（180 µm）和厚層（250 µm），參數(shù)均已確定。自適應(yīng)切片樣本和薄層樣本的粗糙度值相似，且優(yōu)于厚層樣本。與薄層樣本相比，自適應(yīng)樣本的層數(shù)減少了 12.31%，但獲得了類似的結(jié)果�！�

最終，使用自適應(yīng)切片減少粘合劑噴射工藝中的層數(shù)，同時(shí)仍獲得表面質(zhì)量和密度方面的可比結(jié)果，將使最終用戶能夠加速打印過程而不影響質(zhì)量。因此，這項(xiàng)研究可能對粘合劑噴射采用者有益，并使該工藝更適合生產(chǎn)應(yīng)用。