مطالعه تأثیر ضخامت‌لایه‌ها، دما و سرعت‌نازل بر خطای دایروی و زبری‌سطح حفره‌ها در قطعات تولید شده طی فرآیند لایه‌نشانی مذاب

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، تهران، ایران.

2 مهندسی مکانیک، دانشکده مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال، ایران

چکیده

با توجه به نیاز روز افزون صنایع به نمونه‌سازی با بیشترین دقت و کمترین هزینه، به کارگیری فناوری نمونه‌سازی سریع به عنوان یک روش سریع و مدرن، جهت کاهش زمان بین طراحی تا تولید و عرضه محصول به بازار، مورد توجه قرار گرفته است. لایه‌نشانی مذاب، یکی از روش‌های منحصر به فرد و مرسوم در چاپگرهای سه بعدی و نمونه‌سازی سریع به‌شمار می‌رود، اما قطعات تولید شده به این روش معمولا از دقت ابعادی و هندسی مطلوبی برخوردار نیستند. خطای دایروی ایجاد شده طی این روش، یکی از مهمترین خطا‌های هندسی محسوب می‌شود. در این پژوهش به مطالعه تجربی تأثیر پارامترهای فرآیند، نظیر دمای و سرعت نازل و ضخامت لایه‌ها بر خطای دایروی و زبری سطح نمونه‌ها، طی فرآیند لایه‌نشانی مذاب پرداخته شده است. نمونه مورد مطالعه، یک کنج راست گوشه از جنس ABS است که دارای سه حفره در سه صفحه مختلف بوده و اندازه‌گیری خطای دایروی و زبری سطح، به ترتیب در سه جهت و سه صفحه مختلف آن انجام شده است. نتایج نشان داد که کمترین مقدار برای زبری سطح حفره‌ها در صفحهXY و به ازای دمای نازل 270 °C، سرعت نازل 30 mm/s و ضخامت لایه‌ 0.2 mm حاصل شده است. همچنین، کمترین مقدار برای خطای دایروی حفره‌ها در صفحهXY و به ازای دمای نازل 210 °C، سرعت نازل 30 mm/s و ضخامت لایه‌ 0.4 mm حاصل شد. طی بهینه‌سازی انجام شده به روش سطح پاسخ، مقدار بهینه شده توسط مدل، برای زبری‌سطح، 1.174 میکرومتر و برای خطای دایروی 0.114 میلی‌متر به‌دست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study on the effect of thickness of layers, temperature and speed of nozzle on circularity error and surface roughness of holes in parts produced during fused deposition modeling

نویسندگان [English]

  • payam saraeian 1
  • ehsan shakouri 2
1 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Mechanics, Islamic Azad University North Tehran Branch, Tehran, Iran
2 Mechanical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Islamic Azad University, North Tehran Branch, Iran
چکیده [English]

Due to the increasing need of industries to prototyping with the highest accuracy and lowest cost, the application of rapid prototyping technology as a modern and rapid method has been considered to reduce the time between design to production and market to product. Fused deposition modeling is one of the most common methods in 3D printing and rapid prototyping, but the components produced in this way are usually of poor geometric accuracy and surface quality. Circularity error in the cavities is one of the important geometrical and tolerances errors. In this study, the experimental study the effect of process parameters such as layers thickness, temperature and speed of nozzle on the surface roughness and circularity error of the samples is investigated. The sample is a rectangular that has three holes in three different plates and the measurement of circularity error and surface roughness have been done in three directions and three different plates, respectively.The results showed that the lowest values were obtained for the surface roughness of the holes in the XY plane for a nozzle temperature 270 °C, printing speed 30 mm / s and layer thickness 0.2 mm. Also, the minimum value for the circularity error of the holes was obtained on the XY plate for the nozzle temperature 210 °C, printing speed 30 mm / s and layer thickness 0.4 mm. During the response surface optimization, the model optimized value was 1.174 μm for the surface roughness and 0.114 mm for the circularity error.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fused deposition modeling (FDM)
  • 3D printer
  • circularity error
  • Surface roughness