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加拿大研究人員開發(fā)一種名為AE-VAM的全新自動曝光控制系統(tǒng)來提升3D打印效率

3D打印動態(tài)
2025
05/20
16:31
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本帖最后由 冰墩熊 于 2025-5-20 16:36 編輯

2025年5月20日,南極熊獲悉,加拿大的國家研究委員會與維多利亞大學的研究團隊開發(fā)了一種用于斷層掃描體積增材制造 (VAM) 的全自動曝光控制系統(tǒng)。VAM 是一種利用旋轉樹脂槽內投射的光圖案一次性制造完整物體的技術,可以一次性地制造出完整物體,大幅提升了制造過程的準確性和可重復性。
△AE-VAM系統(tǒng)示意圖,該系統(tǒng)利用光散射測量實時確定最佳曝光終點

新系統(tǒng)被稱為AE-VAM(自動曝光體積增材制造),它通過實時監(jiān)控樹脂內部的光散射來自動決定何時終止打印過程中的曝光。這一創(chuàng)新消除了之前手動調整的必要性,而手動調整一直是限制VAM技術一致性和商業(yè)可行性的關鍵因素。

為了展示AE-VAM系統(tǒng)的性能,研究人員進行了25次3DBenchy模型的打印測試。結果顯示,AE-VAM實現了0.100毫米的平均RMS(均方根)表面偏差和0.053毫米的打印間偏差。特別值得注意的是,模型中的所有精細特征,包括盲孔、煙囪和底部文字,均被成功復制,且在某些關鍵方面超過了商用SLA和DLP系統(tǒng)的打印效果。


VAM技術的崛起

斷層掃描體積增材制造技術與傳統(tǒng)3D打印技術的主要區(qū)別在于,VAM是一次性曝光整個樹脂體積,而不是逐層進行。這種做法雖然能夠提高打印速度并避免支撐結構的需要,但之前的實現方案由于樹脂的重復使用和光擴散效應,導致曝光量難以預測,通常需要經驗豐富的操作員頻繁校準。

AE-VAM則通過采用簡單的光學反饋系統(tǒng)解決了這一問題,新技術可以在固化過程中測量散射的紅光。當測量到的信號達到預定的校準閾值時,紫外線照射會自動停止。研究人員指出,這使得這項工藝“不受幾何形狀的影響”,并且特別適合進行多部件組裝的打印,如齒輪系統(tǒng)和螺紋部件。

AE-VAM打印的機械部件:一個功能齊全的¼-20螺釘和螺母,以及一個公差為50μm的齒輪組件。這些部件也可以與標準金屬硬件配合使用

△AE-VAM打印的機械部件:一個功能齊全的¼-20螺釘和螺母,以及一個公差為50μm的齒輪組件。這些部件也可以與標準金屬硬件配合使用

VAM技術邁入商業(yè)化

研究團隊將AE-VAM與Formlabs Form 2、Form 3和Asiga PRO4K等商用系統(tǒng)進行了對比測試。雖然Form 2在精度上略勝一籌(0.081毫米RMS誤差),但AE-VAM在小特征的復制和一致性方面表現更佳,尤其在樹脂重復使用的情況下。新系統(tǒng)能夠在不到一分鐘的時間內打印出相同的3DBenchy模型,而最快的SLA系統(tǒng)需要超過8分鐘。

研究人員強調:“AE-VAM的重復性和精度規(guī)格處于商用系統(tǒng)的測量范圍內。”他們還指出,該系統(tǒng)能實現樹脂的重復使用多達五次,且降解程度極低。研究團隊預計,通過使用不同樹脂對AE-VAM進行更廣泛的測試,將有助于這項技術進一步接近商業(yè)化。該方法計算量小,適用于多種用途,并且只需少量操作員培訓。

雖然這項研究未經同行評審,但已經顯示出該技術能夠實現免提打印,并且它的特征分辨率與市場上現有的立體光固化(SLA)和數字光處理(DLP)打印機相當甚至更高,同時打印速度最多可提升十倍。同時,這項研究受加拿大國家研究委員會"創(chuàng)意"項目資助。需特別說明的是,部分作者已被列為AE-VAM系統(tǒng)的臨時專利發(fā)明人。





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