共聚焦白光干涉儀用于對通過 ROBOCASTING 技術形成的陶瓷層進行幾何測量

Robocasting 是用于陶瓷基材料的第一代擠出增材制造方法，可構建包含連續層的成品零件。它具有易于加工和經濟實惠的優點，并且適用于多種材料。Robocasting 有望用于生產壓電傳感器、陶瓷晶格過濾器或陶瓷晶格結構，例如定制的骨植入物。

掃瞄式電子顯微鏡 (SEM) 等常規方法可以用于測量燒結零件上的一些幾何信息，但是，印刷陶瓷層很難通過這些常規方法進行測量。
在這項研究中，研究人員使用了一臺非接觸式 3D 表面測量共聚焦顯微鏡（S neox，Sensofar，巴塞羅那）來測量單層陶瓷路徑的高度和體積，以及雙層印刷陶瓷零件的高度。

圖 1.a) 單層路徑，長度為 20 毫米，相鄰路徑之間的間隙為 2 毫米。 b) 雙層印刷，長度為 20 毫米，相鄰路徑之間的間隙為 2 毫米

圖 2.單層圖案示意圖

圖 3.測量雙層零件高度的實驗示意圖

使用放大 5 倍的連續共焦模式研究單層路徑。類似地，使用放大 5 倍的連續共焦模式和對 9 個視場的擴展測量來研究雙層零件。

如圖 4 至 7 所示，研究人員為每個圖案收集了 11 個具有高度、寬度和面積信息的橫截面。計算并分析了平均值。每個單層路徑的體積也由平均長度和橫截面積計算得出。

圖 4.在 S neox 共聚焦模式下以 5 倍放大倍數測量的 Robocasting 陶瓷單層圖案的表面形貌。

圖 5.在聚焦模式下以 5 倍放大倍數測量的 Robocasting 陶瓷單層圖案的 2D 輪廓

圖 6.在 S neox 共聚焦模式下以 5 倍放大倍數測量的 Robocasting 陶瓷雙層圖案的表面形貌

圖 7.在聚焦模式下以 5 倍放大倍數測量的 Robocasting 陶瓷雙層圖案的 2D 輪廓

借助 3D 光學輪廓儀 Sensofar S neox 的共聚焦模式，我們成功地測量了印刷陶瓷零件的幾何參數，且無需進行燒結。因為避免了燒結過程的影響，這些尺寸可以作為數據庫，用于預測和提高自動 Robocasting 過程的準確性。