Development of an iterative learning controller for polymer based micro-stereolithography prototyping systems

Eklemeli üretim sistemleri, mikro boyutlu yapıların üretilmesi için hızlı ve hassas çözümler sunmaktadır. Değişik malzemelerin üretilebilmesi için farklı metotlar kullanılmaktadır. Stereo-litografi, ışığa duyarlı polimer temelli malzemelerin hızlı modellenmesi için önemli bir yöntemdir. Diğer eklemeli üretim teknikleri gibi, DLP yansıtım ile mikro-stereo-litografi yöntemi de ölçüler, minimum detay boyutu ve malzeme özellikleri gibi alanlarda üretim limitlerine sahiptir. Gelişmiş ve hassas mikro boyutlu parçaların üretimi için, işlemin karmaşık bir kontrol algoritması ile tanımlanarak yönetilmesi ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Üretim kalitesinin arttırılması amacıyla bir işlem planı hazırlanması, reçine katılaştırma işleminin arkasındaki karmaşık kimyasal ve fiziksel süreçlerin iyi araştırılmasıyla mümkün olacaktır. Bu sebeple, piksel temelli polimerizasyon işleminin matematik modeli oluşturulmuştur. Katılaşma modeli içerisinde bulunan parametrelerden yola çıkılarak; reçine, optik sistem ve pozisyonlama sistemleri üzerinde farklı ölçümler ve gözlemler gerçekleştirilmiştir. Modelin kullanımı ile yapılan benzetimlerde, ışığın sıvı reçine içerisindeki güçsüzleşmesinden kaynaklanan ve önceden yapılan üretim denemelerinde de gözlemlenmiş olan aşırı katılaşma ve yetersiz katılaşma problemleri ile karşılaşılmıştır. Yapısal bozulmalara sebep olan bu hataların, üretim yüzeyine uygulanan ışık miktarını belirleyen maruz kalma parametresine bağlı olduğu belirlenmiştir. Üretim kalitesini düşüren bu hatanın bertaraf edilmesi amacıyla yinelemeli öğrenme temelli parametre kontrol algoritması geliştirilmiştir. Kullanılan üretim sisteminin ana özelliklerinden olan adım adım hareket yerine üretim platformunun sürekli hareketinin sağlanması, çözüm oluşturulmasında ana kaynak olarak kullanılmıştır. Optimize edilmiş bir kazanım değerinin parametre kontrolü amacıyla kullanılması ile, yanlış katılaştırılan piksellerin oranı simülasyonlarda %80'e, gerçek üretim denemelerinde ise %75'e varan oranlarda azaltılmıştı. Bu gelişme oranları ve bahsedilen algoritma, gelecekte eş zamanlı ışık gösterimi ölçümünün ve eş zamanlı stereo-litografi işlemi kontrolünün oluşturulması için yeni bir perspektif oluşturacaktır.