研究人员开发出自适应切片方法和粘结剂用量算法，优化粘合剂喷射工艺

2024年6月2日，南极熊获悉，土耳其 Ondokuz Mayıs 大学的一个研究团队开发一种创新方法，利用自适应切片和可变粘合剂量算法来优化粘合剂喷射工艺。

△自组装粘合剂喷射 3D 打印机

在2023年，研究人员将相关研究首次发表在一项题为“Usingadaptive slicing method and variable binder amount algorithm in binder jetting/粘合剂喷射中采用自适应切片方法和变粘合剂量算法”的论文中，在论文中详细介绍了如何成功地使用这种方法将粘合剂喷射部件的层数减少了 38%，同时仍实现了与均匀切片部件相当的表面粗糙度和密度。

△图片显示了使用自适应切片和 VBAA 生成的叶轮和 3D Phil（Matterhackers 基准模型）。照片中的图形显示了可变的层厚度。

现在，由工业工程系博士研究员 Hasan Baş 领导的研究团队发表了第二篇基于这种粘合剂喷射创新的论文。第二篇研究论文同样发表在《快速成型杂志》上，题为“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剂喷射中有效使用自适应切片以及使用图像处理进行表面粗糙度测量”。

Baş 表示，在这项研究中，研究人员进一步“使用田口方法优化了表面粗糙度，通过自适应切片进一步提高了生产速度”，并在工业粘合剂喷射机上演示了该方法。

田口方法是一种统计方法，旨在通过专注于设计和开发来提高制成品的质量和效率。对于土耳其的研究人员来说，应用这种方法使他们能够继续使用自适应切片和可变粘合剂量算法 (VBAA)，同时优化层厚度和粘合剂饱和率。VBAA 是使自适应切片可行的关键部分，因为它确保使用的粘合剂量与层厚度相对应。如果没有它，薄层上可能会涂上太多的粘合剂，这会导致表面粗糙度增加，而厚层上可能会涂上太少的粘合剂，这会导致部件结构变弱。

△该研究小组于 2023 年发表的第一项研究的结果。

在他们的工作中，该团队在九种不同条件下打印了 27 个样品。每个生坯打印样品都经过仔细测量，然后在 1,500 °C 下烧结两个小时。烧结后，对样品进行表面粗糙度和密度测试，以确定最佳打印条件。最后，研究小组发现，最佳 VBAA 条件是层厚度为 180-250 µm，饱和度为 50%。

△该研究小组本次发表的研究结果

根据这一发现，研究人员使用自适应切片技术 3D 打印了一个单独的测试样本。研究团队写道：“该测试样本分为三部分：自适应（180-250 µm）、薄层（180 µm）和厚层（250 µm），参数均已确定。自适应切片样本和薄层样本的粗糙度值相似，且优于厚层样本。与薄层样本相比，自适应样本的层数减少了 12.31%，但获得了类似的结果。”

最终，使用自适应切片减少粘合剂喷射工艺中的层数，同时仍获得表面质量和密度方面的可比结果，将使最终用户能够加速打印过程而不影响质量。因此，这项研究可能对粘合剂喷射采用者有益，并使该工艺更适合生产应用。