مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

تأثیر اعمال فیلتر بر روی دقت قطعات ساخته‌شده به روش ساخت افزایشی حجمی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
محمدمهدی غفاری
امیرحسین بهروش
امید کردی
محمد علی یوسفی
احمدرضا طهماسبی
گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
10.22034/ijme.2025.529713.2094
چکیده
در این پژوهش، فرایند ساخت افزایشی حجمی با تمرکز بر ساخت دستگاه و برنامه‌نویسی برای تولید قطعات با این روش بررسی‌شده است. ساخت افزایشی حجمی به‌عنوان یک فناوری نوین، برخی از مشکلات روش‌های ساخت افزایشی دیگر نظیر زمان بالای تولید و خواص ناهمسان‌گرد بودن قطعات ساخته‌شده به روش ساخت افزایشی را برطرف می‌سازد. در این مطالعه، نقش تجهیزات و تأثیر اعمال فیلتر در حالت‌های مختلف بر کیفیت نهایی قطعات در فرایند پردازش و ساخت تصاویر رادون گیری شده موردبررسی قرار گرفته است، نتایج بررسی این پارامتر نشان می‌دهد که استفاده از فیلترها تأثیر چشمگیری در بهبود کیفیت و دقت قطعات تولیدشده دارد همچنین، یک کدنویسی جامع در نرم‌افزار متلب برای تبدیل فایل‌های سه‌بعدی طراحی‌شده توسط نرم‌افزار‌های مدل‌سازی سه‌بعدی به ویدئوهای قابل‌پخش جهت ساخت قطعات با روش ساخت افزایشی حجمی طراحی‌شده که در نهایت کد نهایی نوشته‌شده جهت استفاده به‌صورت گرافیکی برای کاربری آسان‌تر ارائه‌شده است. به‌طورکلی می‌توان گفت این روش مسیری نوین برای تولید قطعات در زمان بسیار کوتاه نسبت به روش‌های مشابه را فراهم می‌آورد.
کلیدواژه‌ها
ساخت افزایشی
ساخت افزایشی حجمی
توموگرافی کامپیوتری

عنوان مقاله English

Effect of applying filters on the visual accuracy of parts produced by volumetric additive manufacturing

نویسندگان English

Mohammad Mahdi Ghaffari
َََAmir Hossein Behravesh
Omid Kordi
Mohammad Ali Yusefi
Ahmad‌ Reza Tahmasebi
Department of Mechanical Engineering, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده English

In this study, the volumetric additive manufacturing (VAM) process is examined with a focus on the development of a fabrication device and programming for part production using this method. As an innovative technology, VAM addresses several limitations of other additive manufacturing techniques, such as long production times and the anisotropic properties of fabricated components. This study investigates the role of equipment and the impact of applying filters in various configurations on the final quality of components during the Radon-based image processing and fabrication process. The results indicate that the application of filters significantly improves the quality and dimensional accuracy of the produced components. Additionally, a comprehensive MATLAB-based programming solution has been developed to convert three-dimensional models designed using CAD software into playable videos suitable for VAM-based fabrication. The finalized code integrates a user-friendly graphical interface to enhance accessibility and ease of use. Overall, this approach provides a novel pathway for the rapid and precise fabrication of complex components, enabling efficient production within shorter timeframes.

کلیدواژه‌ها English

Additive Manufacturing
Volumetric Additive Manufacturing
Computer Tomography
[1] Zheng X, Deotte J, Alonso MP, Farquar GR, Weisgraber TH, Gemberling S, Lee H, Fang N, Spadaccini CM. Design and optimization of a light-emitting diode projection micro-stereolithography three-dimensional manufacturing system. Review of Scientific Instruments. 2012 Dec 1;83(12). doi: 10.1063/1.4769310
[2] Shusteff M, Panas RM, Henriksson J, Kelly BE, Browar AE. Additive fabrication of 3D structures by holographic lithography. Opt Express. 2016;24(3):2513–20. doi: 10.1364/OE.24.002513
[3] Tumbleston JR, Shirvanyants D, Ermoshkin N, Janusziewicz R, Johnson AR, Kelly D, Chen K, Pinschmidt R, Rolland JP, Ermoshkin A, Samulski ET. Continuous liquid interface production of 3D objects. Science. 2015 Mar 20;347(6228):1349-52. doi: 10.1126/science.aaa2397
[4] Leibovici MC, Gaylord TK. Custom-modified three-dimensional periodic microstructures by pattern-integrated interference lithography. Journal of the Optical Society of America A. 2014 Jun 17;31(7):1515-9. doi: 10.1364/JOSAA.31.001515
[5] Loterie D, Delrot P, Moser C. High-resolution tomographic volumetric additive manufacturing. Nature communications. 2020 Feb 12;11(1):852. doi: 10.1038/s41467-020-14599-3
[6] Kelly BE, Bhattacharya I, Heidari H, Shusteff M, Spadaccini CM, Taylor HK. Volumetric additive manufacturing via tomographic reconstruction. Science. 2019 Mar 8;363(6431):1075-9. doi: 10.1126/science.aau7114
[7] Bhattacharya I, Toombs J, Taylor H. High fidelity volumetric additive manufacturing. Additive Manufacturing. 2021 Nov 1;47:102299. doi: 10.1016/j.addma.2021.102299
[8] Bernal PN, Bouwmeester M, Madrid‐Wolff J, Falandt M, Florczak S, Rodriguez NG, Li Y, Größbacher G, Samsom RA, van Wolferen M, van der Laan LJ. Volumetric Bioprinting of Organoids and Optically Tuned Hydrogels to Build Liver‐Like Metabolic Biofactories (Adv. Mater. 15/2022). Advanced Materials. 2022 Apr;34(15):2270112. doi: 10.1002/adma.202110054
[9] Shusteff M, Browar AE, Kelly BE, Henriksson J, Weisgraber TH, Panas RM, Fang NX, Spadaccini CM. One-step volumetric additive manufacturing of complex polymer structures. Science advances. 2017 Dec 8;3(12):eaao5496. doi: 10.1126/sciadv.aao5496
[10] Kelly B, Bhattacharya I, Shusteff M, Panas RM, Taylor HK, Spadaccini CM. Computed axial lithography (CAL): toward single step 3D printing of arbitrary geometries. arXiv preprint arXiv:1705.05893. 2017 May 16.
[11] Cook CC, Fong EJ, Schwartz JJ, Porcincula DH, Kaczmarek AC, Oakdale JS, Moran BD, Champley KM, Rackson CM, Muralidharan A, McLeod RR. Highly tunable thiol‐ene photoresins for volumetric additive manufacturing. Advanced Materials. 2020 Nov;32(47):2003376. doi: 10.1002/adma.202003376
[12] Kollep M, Konstantinou G, Madrid-Wolff J, Boniface A, Hagelüken L, Sasikumar PV, Blugan G, Delrot P, Loterie D, Brugger J, Moser C. Tomographic volumetric additive manufacturing of silicon oxycarbide ceramics. Advanced Engineering Materials. 2022 Jul;24(7):2101345. doi: 10.1002/adem.202101345
[13] Salajeghe R, Meile DH, Kruse CS, Marla D, Spangenberg J. Numerical modeling of part sedimentation during volumetric additive manufacturing. Additive Manufacturing. 2023 Mar 25;66:103459. doi: 10.1016/j.addma.2023.103459
[14] Jacobs PF. Rapid prototyping & manufacturing: fundamentals of stereolithography. Society of Manufacturing Engineers; 1992.
[15] Vidler C. Volumetric Printing of Arbitrary Geometries via Tomographic Back-projection. School of Engineering Deakin University. 2020;10.