In an article recently published in the journalAdditive Manufacturing, researchers discussed the on-the-fly metrology of volumetric additive manufacturing.
学习：体积添加剂制造的即时3D计量学。Image Credit: Simon Kadula/Shutterstock.com
Background
体积添加剂制造（VAM）的最新进展改变了增材制造（AM）范式。VAM技术可以同时快速3D打印所有层，而不是逐层逐步构建项目。层析成像VAM目前是最广泛使用的VAM方法。
While VAM has facilitated the AM speed to new heights, the necessity for rapid print metrology and inspection remains a major barrier across all AM modalities. In situ AM metrology is now restricted to evaluating local material properties. There is currently no device that can accurately assess the geometry of a complete object during or after printing.
尽管需要在所有AM方法中进行实时几何监测，但VAM尤其要受益。要处理VAM的暴露时间灵敏度，必须确定最佳的曝光时间。尽管这一实际问题在VAM文献中很少强调，但它排除了可再现和准确的印刷结果。
About the Study
在这项研究中，作者讨论了完全同时进行的3D计量和印刷。对于实时的3D成像，掺入了胶丝在凝胶过程中的光散射大幅增加。在层析成像添加剂制造过程中，对印刷品进行了成像。对构建体积中的光散射密度进行成像，以产生定量的，无伪影的3D +时间模型的固化项目，这些模型准确地超过打印尺寸的1％。
该团队为AM中固化过程的实时3D映射提供了一种光学成像方法。在凝胶过程中由树脂引起的光散射的急剧增加用于区分固化和未固化的印刷体积区域。
通过监视在暗场配置中构建的音量中的散射光强度，获得了印刷品的高对比度投影图像。在提出的光学散射断层扫描（OST）中，扫描了印刷体积的侧面散射光，因为它旋转以形成对象的每一层的正弦图并允许层析成像重建。
The researchers showed 4D imaging of complicated tomographic prints and compared the OST imaging findings to the reference print geometry.
Observations
与凝胶化相对应的散射密度可以可靠地校准，从而导致打印重建精确地达到打印尺寸的1％以内。有人发现，即使是像能力这样的复杂物体，也可以使用OST进行层压结构。OST成像系统极大地加速了在广泛的印刷几何形状和树脂上获得成功打印参数的能力。
固化的单体高度散射和明亮，而未固定的单体则是黑色的。旋转的构建体积可用于同时进行断层剂量投影和断层扫描成像。OST打印成像的实时性质还使用户能够查明打印错误的源。OST还删除了与发现新打印时间相关的反复试验。
据观察，OST允许操作员适应由温度波动引起的打印速度的变化以及回收树脂时。OST除了成为最终用户打印机操作的重要工具外，还可以用于研究光聚合动力学。
在凝胶化过程中散射光的黑场成像是提出的计量方法的重要组成部分。这种光学配置在层析成像VAM中很有用，但也可以在其他AM方法中使用。
Conclusions
In conclusion, this study introduced the OST imaging modality, which allowed for live 3D imaging of the tomographic VAM process. As an optical contrast mechanism, OST exploited scattering caused by a micro-scale refractive index difference between liquid monomer and solid polymer. Although weak internal scattering occurred during VAM printing, it was usually reduced during post-curing when the cured object achieved a homogenous refractive index, resulting in prints with good internal clarity.
瑞利散射理论捕获了OST散射信号对折射率不匹配的近似依赖性。实验OST衍生的3D模型和参考几何形状的尺寸精度和根平方误差（RMSE）通常小于或等于OST Voxel大小为0.155 mm或尺寸的1％。该结果表明，拟议的层析成像印刷系统实现了最先进的新型VAM印刷保真度。
作者认为，易于使用的时空计量学（例如OST提供的计量学）对于改善层析成像VAM的忠诚度至关重要，同时也使其对最终用户更容易访问。他们还提到，这项研究的结果为下一代快速原型制作奠定了基础，并通过在打印过程中包括表单测量，并进行实时故障识别和校正。
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来源
Orth，A.，Sampson，K。L.，Zhang，Y。等。体积添加剂制造的即时3D计量学。增材制造102869（2022）。https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214860422002688
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