نظارت بر وضعیت مواد اولیه، صرف نظر از نوع پرینتر مورد استفاده، از موضوعات محبوب در میان محققان است. با استفاده از حسگرهای مختلف در فرآیند پرینت فلزی و پلاستیکی، پیشرفت‌هایی در جهت کنترل کیفیت و تکرارپذیری بیشتر صورت می‌گیرد، که تاثیر مستقیمی بر کیفیت محصولات نهایی دارد. یک تیم در دانشگاه ایالتی Penn در راستای همین هدف تحقیقاتی را در زمینه ی پرینت FFF شروع کرده است و جزئیات این تحقیق در مورد اندازه‌گیری فیلامنت به کمک دید کامپیوتری در بخش Manufacturing Processes and Systems section مجله مواد منتشر کرده‌اند.
محقق Rakshith Badarinath با استفاده از یک دوربین میکروسکوپ، یک پرینتر FFF و یک دسته کامل کد، شروع به استفاده از بینایی کامپیوتری برای تشخیص عرض (و بنابراین، سرعت جریان حجمی) رشته اکسترود شده در هنگام خروج از نازل گرم شده کرد. علاوه بر این، یک ترموکوپل به خود نازل اضافه شد تا دما را کنترل کرده و هر گونه تأثیر وارد شده بر فیلامنت اکسترود شده را، ثبت کند. دمای خروجی نازل در تعیین استحکام و چسبندگی بین لایه ای، حیاتی است.
نگاره ۱) تشخیص عرض، حجم و نرخ جریان
همانطور که فیلامنت رسوب می‌کند، دوربین میکروسکوپ لبه‌های فیلامنت را قبل از اعمال الگوریتم (REXR) برای اندازه‌گیری عرض شناسایی می کند. با استفاده از عرض، می توان حجم را تعیین کرد و با ترسیم زمان، نرخ جریان حجمی به دست می آید.
اندازه‌گیری عرض اکستروژن در 0.08 میلی‌متر از اندازه‌گیری‌های کولیس و نرخ جریان تعیین‌شده برای ردیابی دقیق آنچه در نرم‌افزار اسلایسر مشخص شده بود، یافت شد، به این معنی که آزمایش‌ها نشان از موفقیت این روش نظارت بر فیلامنت داشتند.
کنترل کیفیت
پرینت های معیوب می توانند موجب به هدر رفتن زمان و متریال می شود، از این رو توسعه فناوری های نظارت بر فرآیند برای صنایعی که می خواهند کیفیت و تکرارپذیری را بهبود بخشند و در عین حال هزینه ها را کاهش دهند، از اهمیت بسیاری برخوردار است. سنجش پارامترهای کلیدی در حین انجام پرکسه، نه تنها کیفیت مواد اکسترود شده را بهبود می بخشد، بلکه می تواند به درک بهتر فیزیک فرآیند FFF کمک کند و متعاقبا منجر به ساخت مدل های بهتر و قابل پیشبینی می شود. حتی ممکن است روزی شاهد فرآیندهای چاپ دیجیتال دوقلوها باشیم که همگی دارای حسگرها و الگوریتم‌ها در هسته خود هستند.
نگاره ۲) ظاهرا دمای فیلامنت به محض مواجه با هوای آزاد ۲۰ درجه کاهش پیدا می کند
می‌توانید نازل برنجی اصلاح‌شده و استفاده در آزمایش به همراه برخی از تصاویر IR از فیلامنت اکسترود شده از نازل داغ را در تصویر بالا مشاهده کنید. از 2 نوع فیلامنت معمولی (PLA و PETG) و از پرینتر بازویی رباتیک استفاده شد. محققان همچنان قصد توسعه ی این فرایند را دارند. در رابطه با فیلامنت ها می توانید مقاله “ساخت فیلامنت” را مطالعه نمایید.
با توجه به نتایجی که تا کنون از این فناوری به دست آمده، می توان در آینده ای نه چندان دور شاهد اعمال این فناوری در پرینترها را داشت.
برای کسب اطلاعات بیشتر، می‌توانید مقاله کامل را با عنوان « Sensing of Output Polymer Flow Temperature and Volumetric Flowrate in FFF Process» در این لینک مطالعه کنید.