喷雾喷射打印的数字孪生体
系统与控制
2025-11-04 v1 系统与控制
摘要
喷雾喷射（Aerosol Jet，AJ）打印是一种能够在 2D 和 3D 基板上生产高分辨率互连的通用增材制造技术。AJ 过程复杂且动态，包含许多隐藏且不可观测的状态，这些状态影响机器性能，包括气溶粒径、气溶载流剂密度、瓶内液体水平以及墨水在管道和喷嘴中的沉积。尽管前景广阔，但由于这些隐藏状态的可变性，AJ 打印的普及应用受限于打印质量不一致。为解决这些挑战，我们开发了 AJ 过程的数字孪生模型，为机器运行提供实时洞察。数字孪生模型建立在通过仿真和实验制造的物理基准模型之上。通过概率顺序估计技术，不断更新数字模型的状态和参数，以与来自 AJ 系统传感器和视频数据的实时测量结果 closely 对齐。结果是一个能够随物理机器生命周期持续演化的 AJ 过程数字模型。数字孪生体 enables 对不可观测物理特性的准确监测，检测和预测异常行为，并预测控制调整的效果。本工作提出了一整套综合性的数字孪生框架，将定制化计算机视觉技术、物理基准模型制作和先进的概率估计方法集成，以构建 AJ 设备和过程的演进式数字表示。虽然这些方法是为喷雾喷射打印定制的，但构建数字孪生体的过程可应用于其他先进制造技术。
引用
@article{arxiv.2511.00593,
title = {Digital Twin of Aerosol Jet Printing},
author = {Aayushya Agarwal and Jace Rozsa and Matteo Pozzi and Rahul Panat and Gary K. Fedder},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.00593},
year = {2025}
}