Model-based optimization of microscale parts printed with projection-based continuous vat photopolymerization

Mikro ölçekli eklemeli üretim, karmaşık mikro ölçekli geometrilerin doğruluğunun arttırılmasının önemli bir sorun olarak görüldüğü son yıllarda ciddi gelişme kaydetmiştir. Üretimde siyah beyaz yerine gri tonlamalı resimlerin kullanılması üretim kalitesini arttırmaktadır. Bu tez, devamlı 3D yazdırmada voksel temelli gri tonlamalı dinamik optimizasyon kullanarak parçaların boyutsal doğruluğunu geliştirmek için kullanılabilecek model bazlı bir optimizasyon yöntemi sunar. Detaylı bir katılaşma modeli geliştirilmiş ve 3D yazdırmada kullanılan reçinenin kürleme dinamiklerini tahmin etmede kullanılmıştır. Her piksele yansıtılan ışık huzmesinin ışıması/parlaklığı reçinede hedeflenen vokselden daha büyük bir hacmi etkiler. Önerilen model bazlı yöntem mikro parçanın doğruluğunu korumak için resimleri, yakındaki tüm piksellerin ışık dağılımını da hesaba katarak optimize eder. BU yöntemin sonuçları, gri tonlamalı resimlerin fazla kürlenen alanları geliştirdiğini göstermek için 3 boyutlu karmaşık bir parçanın yazdırılmasına uygulanmıştır. Orijinal resimlerle karşılaştırıldığında fazla kürlenen voksel sayısının %24.7 azaldığı gösterilmiştir. Deney düzeneğinde yazdırılan gerçek yazdırma sonuçları yazdırma yönteminin doğruluğu ve kesinliğinin/hassasiyetinin arttığını doğrulamaktadır. Optimizasyon yöntemi gri tonlamanın yanı sıra üretim sırasında değişken yazdırma süresine izin vererek ve yazdırmanın hız profilini optimize ederek de geliştirilmiştir. Bu yaklaşım aksi takdirde doğru üretimi zor olacak belli geometrilerin de yazdırılmasını sağlar. Hız ve gri tonlama optimizasyonu gerçekleştirmenin hesaplama sınırları optimizasyon değişkenlerini azaltmak için belirli özel durumların simetrisini kullanarak aşılmıştır.