Advanced surface color quality assessment in paper-based full-color 3d printing

Color 3D printing allows for 3D-printed parts to represent 3D objects more realistically, but its surface color quality evaluation lacks comprehensive objective verification considering printing materials. In this study, a unique test model was designed and printed using eco-friendly and vivid paper-based full-color 3D printing as an example. By measuring the chromaticity, roughness, glossiness, and whiteness properties of 3D-printed surfaces and by acquiring images of their main viewing surfaces, this work skillfully explores the correlation between the color representation of a paper-based 3D-printed coloring layer and its attached underneath blank layer. Quantitative analysis was performed using ΔE*ab, feature similarity index measure of color image (FSIMc), and improved color-image-difference (iCID) values. The experimental results show that a color difference on color-printed surfaces exhibits a high linear correlation trend with its FSIMc metric and iCID metric. The qualitative analysis of microscopic imaging and the quantitative analysis of the above three surface properties corroborate the prediction of the linear correlation between color difference and image-based metrics. This study can provide inspiration for the development of computational coloring materials for additive manufacturing

Röntgentomografia Materiaalikarakterisointimenetelmänä

Röntgentomografia on röntgensäteiden attenuaatioon perustuva 3D-kuvantamismenetelmä, jolle on useita potentiaalisia sovelluskohteita materiaalikarakterisoinnissa. Tämän työn tarkoituksena on selvittää, miten tomografiakuvantamista röntgensäteillä suoritetaan, ja millaisiin materiaalikarakterisointisovelluksiin sitä on hyödynnetty. Työ on toteutettu kirjallisuustutkimuksena. Tomografiakuvantamisen perusteista ja siihen vaadittavista tutkimuslaitteista on koostettu tietoa useista aihetta käsittelevästä kirjoista. Röntgentomografian sovelluksia havainnollistetaan esimerkkitutkimuksia hyödyntämällä. Esimerkkitutkimukset keskittyvät päämateriaaliluokista komposiitteihin, polymeereihin ja metalleihin. Polymeeritutkimuksia röntgentomografialla löytyi vain yksi, mutta komposiiteista sekä metalleista tutkimuksia oli useampia. Työhön valitut komposiittimateriaaleja käsittelevät tutkimukset ovat pääasiassa betonitutkimuksia lukuun ottamatta yksittäistä keraamipartikkeleilla lujitettua alumiiniseosta käsittelevää tutkimusta. Tämä alumiinikomposiittitutkimus esitellään työssä muiden alumiinia koskevien tutkimusten joukossa. Polymeeriaiheinen tutkimus keskittyy 3D-tulosteiden laadun arviointiin. Metallin tutkimisessa röntgentomografiaa on hyödynnetty alumiiniseoksissa epäpuhtautena esiintyvien rautafaasien rakenteen ja muodostumisen selvittämiseen. Työssä havaitaan röntgentomografian keskeisen vahvuuden olevan kolmiulotteisuus. Tämän vuoksi menetelmä soveltuu esimerkiksi epätavanomaisten metallifaasien sekä eri materiaaleissa esiintyvien huokosverkostojen tutkimiseen. Kolmiulotteisuudesta on myös hyötyä 3D-tulosteiden laadun arvioinnissa, koska 3D-kuvaa voidaan verrata suoraan tulosteen CAD-malliin. Useissa sovelluksissa myös näytteen valmistuksen helppous sekä mahdollisuus näytteiden uudelleenkäyttöön on koettu eduksi. Röntgentomografialla on lisäksi ollut mahdollista tutkia haastavia näytteitä kuten sulasta kiinteytyviä metalliseoksia. Menetelmän heikkouksiksi on havaittu, että sen resoluutio ei aivan yllä SEM:n tasolle, ja että tietynlaisilla näytteen koostumuksilla kuvien kontrasti voi olla käytännössä olematon. Synkrotronilaitosten harvinaisuus sekä niiden käytön kallis hinta on myös koettu haitaksi menetelmän käytölle

Quality Assessment of Photographed 3D Printed Flat Surfaces Using Hough Transform and Histogram Equalization

Automatic visual quality assessment of objects created using additive manufacturing processes is one of the hot topics in the Industry 4.0 era. As the 3D printing becomes more and more popular, also for everyday home use, a reliable visual quality assessment of printed surfaces attracts a great interest. One of the most obvious reasons is the possibility of saving time and filament in the case of detected low printing quality, as well as correction of some smaller imperfections during the printing process. A novel method presented in the paper can be successfully applied for the assessment of at surfaces almost independently on the filament's colour. Is utilizes the assumption about the regularity of the layers visible on the printed high quality surfaces as straight lines, which can be extracted using Hough transform. However, for various colours of filaments some preprocessing operations should be conducted to allow a proper line detection for various samples. In the proposed method the additional brightness compensation has been used together with Contrast Limited Adaptive Histogram Equalization (CLAHE) algorithm. Results obtained for the database of 88 photos of 3D printed samples, together with their scans, are encouraging and allow a reliable quality assessment of 3D printed surfaces for various colours of filaments

Process monitoring for material extrusion additive manufacturing: a state-of-the-art review

Qualitative uncertainties are a key challenge for the further industrialization of additive manufacturing. To solve this challenge, methods for measuring the process states and properties of parts during additive manufacturing are essential. The subject of this review is in-situ process monitoring for material extrusion additive manufacturing. The objectives are, first, to quantify the research activity on this topic, second, to analyze the utilized technologies, and finally, to identify research gaps. Various databases were systematically searched for relevant publications and a total of 221 publications were analyzed in detail. The study demonstrated that the research activity in this field has been gaining importance. Numerous sensor technologies and analysis algorithms have been identified. Nonetheless, research gaps exist in topics such as optimized monitoring systems for industrial material extrusion facilities, inspection capabilities for additional quality characteristics, and standardization aspects. This literature review is the first to address process monitoring for material extrusion using a systematic and comprehensive approach