研究人員開發(fā)出自適應切片方法和粘結劑用量算法，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 大學的一個研究團隊開發(fā)一種創(chuàng)新方法，利用自適應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

在2023年，研究人員將相關研究首次發(fā)表在一項題為“Usingadaptive slicing method and variable binder amount algorithm in binder jetting/粘合劑噴射中采用自適應切片方法和變粘合劑量算法”的論文中，在論文中詳細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%，同時仍實現(xiàn)了與均勻切片部件相當?shù)谋砻娲植诙群兔芏取?/div>

△圖片顯示了使用自適應切片和 VBAA 生成的葉輪和 3D Phil（Matterhackers 基準模型）。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 領導的研究團隊發(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切片以及使用圖像處理進行表面粗糙度測量”。

Baş 表示，在這項研究中，研究人員進一步“使用田口方法優(yōu)化了表面粗糙度，通過自適應切片進一步提高了生產速度”，并在工業(yè)粘合劑噴射機上演示了該方法。

田口方法是一種統(tǒng)計方法，旨在通過專注于設計和開發(fā)來提高制成品的質量和效率。對于土耳其的研究人員來說，應用這種方法使他們能夠繼續(xù)使用自適應切片和可變粘合劑量算法 (VBAA)，同時優(yōu)化層厚度和粘合劑飽和率。VBAA 是使自適應切片可行的關鍵部分，因為它確保使用的粘合劑量與層厚度相對應。如果沒有它，薄層上可能會涂上太多的粘合劑，這會導致表面粗糙度增加，而厚層上可能會涂上太少的粘合劑，這會導致部件結構變弱。

△該研究小組于 2023 年發(fā)表的第一項研究的結果。

在他們的工作中，該團隊在九種不同條件下打印了 27 個樣品。每個生坯打印樣品都經過仔細測量，然后在 1,500 °C 下燒結兩個小時。燒結后，對樣品進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)表的研究結果

根據這一發(fā)現(xiàn)，研究人員使用自適應切片技術 3D 打印了一個單獨的測試樣本。研究團隊寫道：“該測試樣本分為三部分：自適應（180-250 µm）、薄層（180 µm）和厚層（250 µm），參數(shù)均已確定。自適應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，自適應樣本的層數(shù)減少了 12.31%，但獲得了類似的結果。”

最終，使用自適應切片減少粘合劑噴射工藝中的層數(shù)，同時仍獲得表面質量和密度方面的可比結果，將使最終用戶能夠加速打印過程而不影響質量。因此，這項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應用。