Stampa 3D multi-materiale utilizzando la stereolitografia: un approccio di ottimizzazione

Portogallo: i ricercatori studiano i modi per migliorare i processi di stampa 3D SLA / DLP multi-materiale

‘ Stampa 3D multi-materiale utilizzando la stereolitografia: un approccio di ottimizzazione , creato da Daniel Daniel Bandeira, Marta Pascoal, Artur Mateus e Miguel Reis Silva, esplora ulteriori utilizzi di diversi compositi in SLA (con un sistema di elaborazione digitale della luce) mentre creano parti ibride aggiungendo resina polimerica ad un altro oggetto preesistente come metallo o ceramica.

In questo tipo di lavoro, c’è sempre la preoccupazione che la struttura possa bloccare il raggio laser, risultando in regioni “ombreggiate”. Qui, i ricercatori tentano di superare questo problema dopo aver analizzato la proiezione laser e quindi calcolare quanti emettitori DLP sono necessari per risolvere il problema, e in questo caso con gli scanner a specchio galvanometrici installati sulle pareti laterali della stampante che servono da emettitori.

Area di stampa

“Per motivi di stabilità del sistema, gli emettitori sono considerati fissi lungo il processo di stampa, mentre possono riflettere il raggio laser a specifici angoli”, affermano i ricercatori, che avevano il compito di analizzare i voxel raggiunti da ciascuno emettitore ed esaminando ulteriormente come le proiezioni laser sono influenzate dal loro posizionamento. Per fare ciò, hanno creato un modello di ottimizzazione intero per determinare il numero minimo di emettitori, insieme alle loro posizioni.

È stato creato un algoritmo per determinare quali voxel potevano essere raggiunti dagli emettitori:

“Si presume che una serie di m voxel debba essere raggiunta dalla luce laser, che può essere inviata da un insieme di n posizioni di emettitore possibili, o semplicemente da emettitori. Uno degli emettitori è posizionato nella posizione centrale della parete superiore della stampante. I restanti sono n – 1 emettitori le cui posizioni devono essere determinate. “

Una volta che le posizioni dell’emettitore sono state realizzate e applicate alla stampa, i ricercatori affermano che l’emettitore raggiunge un particolare voxel massimizzando θ, l’angolo di incidenza della luce laser che influenza il modo in cui raggiunge gli strati stampati e la distorsione del prodotto.

Mentre lo studio progrediva, il team ha lavorato per risolvere il problema multi-materiale con esperimenti computazionali:

“Gli esperimenti computazionali effettuati hanno dimostrato che l’uso di scanner galvanometrici aggiuntivi può essere un’alternativa per implementare la stampa 3D multi-materiale. Per tutti i test, sono state ottenute soluzioni teoriche che soddisfano i vincoli imposti “, hanno concluso i ricercatori. “Due parametri sono stati calcolati come misure della qualità delle soluzioni determinate, l’area esterna, formata dalle regioni polimerizzate oltre i voxel dell’oggetto, e l’area interna, formata dalle regioni dei voxel dell’oggetto che sono rimasti non polimerizzati. Entrambi dipendono dall’angolo di incidenza del raggio laser sugli strati di stampa. “

“Da un lato, per lo studio del caso considerato, l’area esterna era sempre nullo. Dall’altro, i valori dell’area interna erano intorno al 70%. In linea di principio questi valori potrebbero essere migliorati saltando la semplificazione che è sufficiente che il laser raggiunga il centro dei voxel. Inoltre, in pratica, le tecniche di finitura potrebbero essere utilizzate per superare valori elevati per Aout o piccoli valori per Ain. Il lavoro futuro prevede l’esecuzione di ulteriori esperimenti per casi di studio più complessi, nonché lo studio della possibilità di utilizzare altre metodologie di stampa diverse dagli scanner a specchio galvanometrici. “

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