破解3D打印混凝土变形监测难题：逆时数字图像相关法实现逐层追溯

罗文大学的工程师们开发出一种方法，用于测量3D打印混凝土在打印和固化过程中的变形情况，
包括下层结构如何响应新沉积的材料。

该团队改进了数字图像相关法（DIC），这是一种成熟的技术，
通过将相机图像与参考图像进行对比来追踪变形。
然而混凝土打印并不存在这样的参考图像，因为结构仍在建造之中。

研究人员转而以「逆时」方式运行DIC，
从成品结构的图像出发，反向遍历打印和固化过程中捕获的数千张图像。
他们发现，混凝土天然的表面粗糙度可以作为追踪图案，
并通过一种数学方法验证了该技术的有效性。

「我们实际上是在书写过程的完整历史，但却是从终点回溯到起点，」
罗文大学机械工程系副教授贝赫拉德·库赫博尔（Behrad Koohbor）博士表示。

研究人员指出，温度、湿度和化学组成都会影响打印结构的固化过程，
而追踪这些因素可以帮助工程师更早发现问题。

「我们的核心理念是必须避免任何过早的失效，」
罗文大学土木与环境工程系助理教授伊斯拉姆·曼塔维（Islam Mantawy）博士表示。
「如果你正在建造一面8英尺高的墙体，而底层开始开裂并坍塌，
整个结构可能在你到达最后一层之前就宣告失败。」

「本应更快速、更高效的建造方法，
反而因为必须从头再来而变得更为缓慢、更低效。」

该团队表示，这一方法同样适用于其他增材制造工艺，
尤其是那些因生产开始时尚无结构存在而导致质量控制受限的工艺。

「如果不了解结构内部正在发生什么，就无法实现自主运行的3D打印，」
曼塔维表示。
「这是一种在结构演化过程中对其保持实时关注的手段。」