W podlegającym pod amerykański Departament Energii laboratorium badawczym ORNL (Oak Ridge National Laboratory) opracowano system monitoringu procesu wielkoformatowego druku 3D metodą FFF (fused filament fabrication) w czasie rzeczywistym, umożliwiający w połączeniu z obliczeniami na modelu komputerowym korygowanie na bieżąco parametrów drukowania.
Podczas druku metodą ekstruzji termoplastycznego filamentu szereg czynników ma wpływ na przebieg procesu. Odpowiednia kombinacja parametrów pozwala na utrzymanie optymalnej temperatury druku, a więc na tyle gorącej, by zapewnić adhezję kolejnych warstw materiału, ale nie zbyt gorącej, by uniknąć odkształceń termicznych.
W wielkoformatowym druku 3D głowica ekstruzyjna zainstalowana jest na ramieniu robota przemysłowego lub na manipulatorze bramowym. Na potrzeby monitoringu procesu w czasie rzeczywistym, w konfiguracji urządzenia uwzględniono czujniki odpowiadające za śledzenie położenia głowicy, prędkości drukowania i temperatury ekstruzji. Zestaw czujników został wzbogacony o kamery termowizyjne, umieszczone dookoła dyszy. Pozwala to na monitorowanie temperatury aplikowanego materiału w momencie, gdy zaczyna stygnąć. Na podstawie takich odczytów specjalny kontroler dokonuje korekty prędkości drukowania w czasie rzeczywistym, co skutkuje utrzymaniem optymalnej temperatury dla zapewnienia adhezji między kolejnymi warstwami wydruku.
Zaletą takiego rozwiązania jest kalibracja pod kątem parametrów procesu, co pozwala uniknąć konieczności czasochłonnego ponownego uczenia modelu komputerowego dla każdego wyrobu z osobna. Takie zautomatyzowane rozwiązanie ma umożliwić fabrykację wielkogabarytowych wyrobów, pozbawionych większych defektów, jednocześnie przyczyniając się do ograniczenia strat materiałowych, obniżenia kosztów i wzrostu konkurencyjności rynkowej.
ornl.gov
