Американські дослідники створили алгоритм, здатний стежити за відповідністю друкованого на 3D-принтері предмета початкової моделі. Система за допомогою камери оцінює стан предмета під час критичних етапів друку і може зупинити процес при виявленні дефектів, розповідають розробники в журналі.
Більшість 3D-принтерів не володіють системою відстеження процесу друку і в деяких випадках навіть можуть продовжити друк після витрачання філаменту. Через це, у разі друку об'ємних і складних деталей, принтер може даремно витратити час і матеріали, які можна було б заощадити за наявності системи стеження.
Угандхар Деллі (Ugandhar Delli) і Шин Чан (Shing Chang) з Університету штату Канзас створили систему для 3D-принтера, що дозволяє автоматично оцінювати стан друку. Система складається з камери та освітлення, закріплених на 3D-принтері, і алгоритму управління. Після того, як користувач створює 3D-модель об'єкта, вона доповнюється кількома контрольними точками - стадіями друку, при яких форма предмета сильно змінюється і ймовірність помилки більш висока. Автори вибрали саме таку схему роботи, тому що інакше принтеру довелося б припиняти друк і відводити екструдер у бік після кожного шару, а це значно зменшило б швидкість друку.
Після того, як принтер відвів друкуючу головку і дав камері зробити зображення частково надрукованої деталі, алгоритм приступає до обробки зображення. Спочатку воно розбивається на квадратну сітку розміром чотири на чотири області і для кожної області зображення алгоритм обчислює середнє значення кольору. Після цього відбувається двостадійний аналіз. Спочатку алгоритм порівнює кольори областей, і, якщо хоча б чотири з них відрізняються від еталона на десять відсотків, це може означати помітну відмінність якості друку від запланованого.
Потім зображення передається алгоритму машинного навчання, заснованому на методі опорних векторів. Дослідники створили для нього дві навчені моделі, що відповідають «якісним» і «неякісним» предметам. Завдання алгоритму полягає в класифікації вхідних зображень і віднесенні до однієї з цих двох категорій. Якщо висновки обох алгоритмів збіглися, ймовірно, в процесі друку стався збій і її вигідніше зупинити, щоб не витрачати час і матеріали.
Дослідники відзначають, що їх розробка має два недоліки. По-перше, система вимагає зупиняти друк, що збільшує час роботи принтера. По-друге, поки система обладнана тільки камерою, що знімає об'єкт зверху. У майбутньому автори планують додати в неї бічні камери, які дозволять системі бачити дефекти в різних частинах конструкції.
Зазвичай розробники 3D-принтерів борються з дефектами, але іноді вони навмисно створюють їх. Торік американські інженери розробили метод захисту 3D-друкованих виробів від копіювання та підробки. Метод заснований на тому, що виріб виходить бездефектним тільки при знанні точних параметрів експорту 3D-моделі, а при інших в ньому утворюються дефекти, які можуть впливати як на зовнішній вигляд, так і на механічні властивості виробу.