2020年10月22日，南極熊獲悉，埃因霍溫理工大學的博士研究員Thomas Hafkamp正在開發一種用於(yu) 快速成型製造的新型閉環控製係統。

Hafkamp在其題為(wei) "Towards closed-loop control in photopolymer-based additive manufacturing "的論文中詳細介紹了他的工作，他的工作重點是基於(yu) 樹脂的SLA工藝。雖然SLA工藝發展已經比較成熟，但大多數3D打印機並沒有利用傳(chuan) 感器數據來實時糾正打印工作，基本上是在一個(ge) 開環上運行，據此預定義(yi) 的打印參數決(jue) 定了零件的質量和成功。

△理想的閉環控製係統，圖片來自埃因霍溫理工大學

反饋回路的力量

雖然2020年的SLA係統比以往任何時候都要複雜，但仍然存在打印失敗的問題。要在第一次運行時就完美地製造出一個(ge) 零件，需要大量的技巧和經驗（以及運氣），這就需要基本上采用試錯的方法。用Hafkamp的話來說，你不可能 "CTRL + P，然後從(cong) 3D打印機中得到一個(ge) 無缺陷的產(chan) 品"。

閉環可能是解決(jue) 這個(ge) 問題的答案，使用傳(chuan) 感器數據和智能算法來抵消幹擾，否則會(hui) 導致零件質量下降。在SLA的背景下，反饋控製需要一次性解決(jue) 係統的過程模型、傳(chuan) 感器和執行器。

光固化的閉環控製

Hafkamp的工作首先進行了全麵的文獻回顧，研究者在理論上證明了這種控製係統是可能的。然而，他確定主要的限製將是係統的測量方麵，因為(wei) 相關(guan) 的機器實現的傳(chuan) 感器並不完全是現成的。他主動設計、製造和測試了一種新的光學測量儀(yi) 器來解決(jue) 這個(ge) 問題。

這套新的測量儀(yi) 器能夠測出光敏樹脂固化的程度，也就是說對樹脂的固化狀態進行測量。

△Hafkamp的儀(yi) 器測量的光聚合過程，圖片來自埃因霍溫理工大學

作為(wei) 概念驗證，Hafkamp在TNO材料解決(jue) 方案實驗室設立了一個(ge) 實驗，包括一個(ge) 紅外光譜儀(yi) 、一個(ge) UV LED執行器和一個(ge) 嵌入式控製器。該儀(yi) 器配有他自己開發的軟件，可以實現實時數據通信。結果顯示，該儀(yi) 器能夠以每秒2萬(wan) 次的速度快速測量，為(wei) 未來更全麵的、可用於(yu) 3D打印機的實時控製係統做好了鋪墊。

△近紅外測量儀(yi) 器，圖片來自埃因霍溫理工大學

實時過程監控和質量控製是增材製造領域積極研發的一個(ge) 領域。最近，賓夕法尼亞(ya) 州立大學從(cong) 科技公司3M獲得了18萬(wan) 美元的資助，用於(yu) 探索金屬3D打印的質量控製方法。該團隊將使用無損評估（NDE）方法，即在不傷(shang) 害零件或係統的情況下對其進行測試，以評估使用粘結劑噴射工藝3D打印的零件。

橡樹嶺國家實驗室的研究人員最近開發了一個(ge) 基於(yu) 人工智能的軟件，能夠實時監控PBF 3D打印過程。算法在生產(chan) 過程中評估零件的質量，是替代表征設備的高性價(jia) 比產(chan) 品。