بررسی پارامترهای موثر بر زبری و استوانه‌ای بودن سوراخ در قطعات PLA ساخته ‌شده چاپ سه‌بعدی با فرآیند مدل‌سازی رسوب ذوبی به کمک روش رویه پاسخ (RSM)

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 استادیار دانشکده مکانیک و مواد، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند

2 دانشجوی کارشناسی ارشد ساخت و تولید، دانشگاه صنعتی بیرجند، بیرجند

3 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد تبدیل انرژی، دانشگاه بیرجند، بیرجند

چکیده

در این تحقیق به بررسی اهمیت نسبی پارامترهای ورودی بر روی کیفیت سطح و استوانه‌ای بودن سوراخ محصول تولید شده با استفاده از مدل‌سازی رسوب ذوبی پرداخته شده است. کیفیت سطح و دقت ابعادی قطعه چاپ شده پس از فرآیند چاپ سه‌بعدی بسیار با اهمیت است. از جمله موارد موثر بر فرآیند چاپ سه‌بعدی می‌توان به 3 پارامتر سرعت چاپ، درصد توپری و ضخامت لایه اشاره کرد که در این تحقیق مورد ارزیابی قرار گرفته است. طراحی آزمایش‌ها با روش سطح پاسخ انجام شده و 51 نمونه از جنس پی ال ای چاپ شده است. برای اندازه‌گیری صافی سطح و ابعاد محصول ساخته‌شده از دستگاه زبری‌سنج و ماشین اندازه‌گیری مختصات استفاده‌ شده است. اساس این بررسی مقایسه صافی سطح و انحراف از مرکز سوراخ نمونه‌ها جهت یافتن بهینه‌ترین حالت ممکن در پارامترهای مورد بررسی در رسیدن به کیفیت بالاتر است.
بهینه‌ترین انتخاب پارامترها برای کمینه مقدار همزمان زبری سطح (016/0 میلیمتر) و ناستوانه‌ای بودن سوراخ (98/5 میکرون) برای ضخامت لایه 1/0 میلی‌متر، سرعت تزریق 40 میلیمتر بر ثانیه و درصد توپری 15 درصد در الگوی مثلثی است. همچنین نتایج نشان می-دهد که ضخامت لایه بیشترین تاثیر را نسبت به سرعت تزریق و درصد توپری در کیفیت سطح داراست.

کلیدواژه‌ها


[1]  Arumaikkannu G, Anil kumar N, Saravanan R (2008) study on the influence of rapid prototyping parameters on product quality in 3d printing. India.
[2] Stephens B, Azimi P, El Orch Z, Ramos T (2013) Ultrafine particle emissions from desktop 3D printers. Atmos Environ 79: 334-339.
[3]  Postiglione G, Natale G, Griffini G, Levi M, Turri S (2015) Conductive 3D microstructures by direct 3D printing of polymer/carbon nanotube nanocomposites via liquid deposition modeling. Composites, Part A 76: 110-114.
[4] Mohamed OA, Masood SH, Bhowmik JL (2016) Mathematical modeling and FDM process parameters optimization using response surface methodology based on Q-optimal design. Appl Math Model 40(23-24): 10052-10073.
[5] Khan S, Fayazbakhsh K, Fawaz Z, Nik MA (2018) Curvilinear variable stiffness 3D printing technology for improved open-hole tensile strength. Addit Manuf 24: 378-385.
[6] Tanikella NG, Wittbrodt B, Pearce JM (2017) Tensile strength of commercial polymer materials for fused filament fabrication 3D printing. Addit Manuf 15: 40-47.
[7] Thrimurthulu K, Pandey PM, Reddy NV (2004) Optimum part deposition orientation in fused deposition modeling. Int J Mach Tool Manufact 44(6): 585-594.
 [8] Nancharaiah T, Raju DR, Raju VR (2010) An experimental investigation on surface quality and dimensional accuracy of FDM components. Int J Emerg Technol 1(2): 106-111.
 [9] Masood SH, Mau K, Song WQ (2010) Tensile properties of processed FDM polycarbonate material. Mater Sci Forum 654: 2556-2559.
[10] Sahu RK, Mahapatra SS, Sood AK (2013) A study on dimensional accuracy of fused deposition modeling (FDM) processed parts using fuzzy logic. J Manuf Sci Prod 13(3): 183-197.
[11] Gurrala PK, Regalla SP (2012) Optimization of support material and build time in fused deposition modeling (FDM). Appl Mech Mater 110: 2245-2251.
[12] Nancharaiah T (2011) Optimization of process parameters in FDM process using design of experiments. Int J Emerg Technol 2(1): 100-102.
[13] Rayegani F, Onwubolu GC (2014) Fused deposition modelling (FDM) process parameter prediction and optimization using group method for data handling (GMDH) and differential evolution (DE). Int J Adv Des Manuf Technol 73(1-4): 509-519.
[14] Sheoran AJ, Kumar H (2020) Fused Deposition modeling process parameters optimization and effect on mechanical properties and part quality: Review and reflection on present research. Mater Today: Proc 21: 1659-1672.
[15] Yadav D, Chhabra D, Gupta RK, Phogat A, Ahlawat A (2020) Modeling and analysis of significant process parameters of FDM 3D printer using ANFIS. Mater Today: Proc 21: 1592-1604.
[16] Yadav D, Chhabra D, Garg RK, Ahlawat A, Phogat A (2020) Optimization of FDM 3D printing process parameters for multi-material using artificial neural network. Mater Today: Proc 21: 1583-1591.
[17] Nabipour M, Behravesh AH, Akhoundi B (2017) Effect of printing parameters on mechanical strength of polymer-metal composites printed via FDM 3D printer. Modares Mechanical Engineering 17(1): 145-150. (In Persian)
[18] Golmohammadi AH, Khodaygan S (2018) Comparison of analytical and experiment design-based optimization methods to determine the optimum part build orientation in rapid prototyping processes. Modares Mechanical Engineering 18(3): 115-125. (In Persian)
[19] Moradi M, Falavandi H, Karami Moghadam M, Meiabadi MSM (2020) Experimental investigation of laser cutting post process of additive manufactured parts of Poly Lactic Acid (PLA) by 3D printers using FDM method. Modares Mechanical Engineering 20(4): 999-1009. (In Persian)
[20] Moradi M, Karami Moghadam M, Shamsborhan M, Bodaghi M, Falavandi H (2020) Post-processing of FDM 3d-printed polylactic acid parts by laser beam cutting. Polymers 12(3): 550.
[21] Moradi M, Karami Moghadam M, Shamsborhan M, Bodaghi M (2020) The synergic effects of FDM 3D printing parameters on mechanical behaviors of bronze poly lactic acid composites. J Compos Sci 4(1): 17.
[22] Moradi M, Meiabadi S, Kaplan A (2019) 3D printed parts with honeycomb internal pattern by fused deposition modelling; experimental characterization and production optimization. Met Mater Int 25(5): 1312-1325.