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共聚焦白光干涉儀用于對通過 ROBOCASTING 技術(shù)形成的陶瓷層進(jìn)行幾何測量

更新時間:2024-11-20點擊次數(shù):63

Robocasting 是用于陶瓷基材料的第一代擠出增材制造方法,可構(gòu)建包含連續(xù)層的成品零件。它具有易于加工和經(jīng)濟(jì)實惠的優(yōu)點,并且適用于多種材料。Robocasting 有望用于生產(chǎn)壓電傳感器、陶瓷晶格過濾器或陶瓷晶格結(jié)構(gòu),例如定制的骨植入物。

掃瞄式電子顯微鏡 (SEM) 等常規(guī)方法可以用于測量燒結(jié)零件上的一些幾何信息,但是,印刷陶瓷層很難通過這些常規(guī)方法進(jìn)行測量。
在這項研究中,研究人員使用了一臺非接觸式 3D 表面測量共聚焦顯微鏡(S neox,Sensofar,巴塞羅那)來測量單層陶瓷路徑的高度和體積,以及雙層印刷陶瓷零件的高度。

圖 1.a) 單層路徑,長度為 20 毫米,相鄰路徑之間的間隙為 2 毫米。 b) 雙層印刷,長度為 20 毫米,相鄰路徑之間的間隙為 2 毫米

圖 2.單層圖案示意圖

圖 3.測量雙層零件高度的實驗示意圖

使用放大 5 倍的連續(xù)共焦模式研究單層路徑。類似地,使用放大 5 倍的連續(xù)共焦模式和對 9 個視場的擴(kuò)展測量來研究雙層零件。

圖 4 至 7 所示,研究人員為每個圖案收集了 11 個具有高度、寬度和面積信息的橫截面。計算并分析了平均值。每個單層路徑的體積也由平均長度和橫截面積計算得出。

圖 4.在 S neox 共聚焦模式下以 5 倍放大倍數(shù)測量的 Robocasting 陶瓷單層圖案的表面形貌。

圖 5.在聚焦模式下以 5 倍放大倍數(shù)測量的 Robocasting 陶瓷單層圖案的 2D 輪廓

圖 6.在 S neox 共聚焦模式下以 5 倍放大倍數(shù)測量的 Robocasting 陶瓷雙層圖案的表面形貌

圖 7.在聚焦模式下以 5 倍放大倍數(shù)測量的 Robocasting 陶瓷雙層圖案的 2D 輪廓

借助 3D 光學(xué)輪廓儀 Sensofar S neox 的共聚焦模式,我們成功地測量了印刷陶瓷零件的幾何參數(shù),且無需進(jìn)行燒結(jié)。因為避免了燒結(jié)過程的影響,這些尺寸可以作為數(shù)據(jù)庫,用于預(yù)測和提高自動 Robocasting 過程的準(zhǔn)確性。


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