近日，美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）的研究人员开发出一种自动化控制器，能够在无需人工干预的情况下，检测并纠正大型塑料复合材料3D打印过程中的温度误差。

在大幅面增材制造过程中，保持每层正确温度是一个持续的平衡问题：材料必须足够热才能与下层粘合，同时又要有足够的硬度以保持形状。

ORNL的控制器通过在机械臂喷嘴周围安装一圈低成本热像仪，并结合跟踪喷嘴位置、打印速度和材料温度的传感器来解决这一挑战。计算机视觉处理实时热成像数据，以识别与目标温度的偏差。当系统检测到差异时，它会调整打印速度，使每一层在沉积下一层之前正确冷却。

项目首席研究员Kris Villez（与田纳西大学研究生Chris O'Brien合作）表示：“我们的控制器能够感知正在发生的事情并实时做出反应，这很新颖。它几乎像人类一样控制过程：通过观察和微调设置，直到达到期望的结果。”

在测试中，该系统打印了一个比卡车轮胎还大的六边形。以故意较低的打印速度开始，沉积的材料温度比目标温度低约30%。控制器检测到差异并提高打印速度，以恢复正确的层间融合条件。O'Brien指出，该系统能够检测到仅几度的温差——这很关键，因为微小的热变化常常导致零件失效。

与需要针对每种新几何形状重新训练的监控系统不同，该控制器无需重新配置即可适用于不同类型的打印机、材料和零件形状。Villez表示，自动化监控可以使操作员专注于微调速度、形状和零件强度的平衡——这可能会扩大大型3D打印在冷藏集装箱、船体模具和建筑板材等产品中的应用。

Villez说：“让这些机器更智能、更灵敏，存在巨大的机会空间。最终，我们希望它像烤面包一样：你设定烤箱温度，放入面团，然后定时器响了再回来看是否烤好。你不必在整个烘烤过程中监控温度。”