بررسی اثر جهت ساخت بر کیفیت سطح و زمان ساخت در فناوری مدل‏ سازی رسوب ذوب ‏شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشکده مهندسی صنایع و مدیریت سیستم ها، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

پیشرفت‏هایی که در فناوری ساخت افزودنی به‌دست‌آمده، منجر به بهبود کیفیت سطح و زمان ساخت قطعات در این فناوری شده است. هدف این مقاله بهینه‌سازی هم‌زمان دو متغیر پاسخ زمان ساخت و کیفیت سطح در فناوری مدل‌سازی رسوب ذوب‌شده می‌باشد. به همین منظور، برای یافتن بهترین مقادیر پارامترهای فرآیند که در این مقاله جهت ساخت به همراه پهنای مسیر، ضخامت لایه، درصد پرکردن و پهنای مسیر می‌باشد، از طراحی آزمایش‌ها و رویکرد روش‌شناسی سطح پاسخ استفاده گردید. 50 آزمایش برای دو شکل استوانه و قطعه‌ای پیچیده‌تر به نام تری‏دی بنچی با استفاده از طراحی مرکب مرکزی چرخشی انجام شد. هرکدام از پارامترهای فرآیند در دو سطح مورد بررسی قرار گرفتند که روش بهینه‌سازی نوینی به نام روش مبتنی بر پس‏آیند استفاده شد تا مقادیر بهینه برای متغیرهای پاسخ حاصل شوند. نتایج نشان داد که نه تنها جهت ساخت و ضخامت لایه بر روی هر دو متغیر پاسخ اثر زیادی دارند بلکه زمان ساخت به پارامترهای پهنای مسیر و درصد پرکردن نیز وابسته است. این مطالعه نشان داد که مقادیر بهینه حاصل شده برای پارامترهای فرآیند می‏توانند منجر به ساخت قطعاتی در فناوری مدل‌سازی رسوب ذوب‌شده با کیفیتی بالا در کمترین زمان ساخت ممکن شوند که مقادیر بهینه به‌دست‌آمده برابرند با جهت ساخت ˚0، پهنای مسیر 0.61 میلی‌متر، ضخامت لایه 0.22 میلی‌متر، درصد پرکردن 20% و زاویه مسیر ˚0.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating the effect of build orientation on surface roughness and build time using Fused Deposition Modelling

نویسندگان [English]

  • Mohammad Javad Hooshmand 1
  • Saeed Mansour 2
1 MSc graduate at Amirkabir University of Technology
2 Industrial Engineering and Management Systems, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

The advancement of AM technologies has resulted in producing parts of high quality and reduced manufacturing time. The purpose of this study is to simultaneously optimize the values of two response variables, build time and surface roughness. In order to achieve the best values for build orientation and other process parameters including raster width, layer thickness, infill percentage, and raster angle, the effects of process parameters and response variables were adopted by the Design of Experiments approach to develop empirical models using Response Surface Methodology. The experimental parts of this research were conducted using an inexpensive and locally assembled FDM machine. Fifty runs for two different geometries, namely cylinder and 3DBenchy, were performed using the Rotatable Central Composite Design, and each process parameters was investigated in two levels in order to develop empirical models. Also, a novel optimization method, namely, the Posterior-Based method, was accomplished to find the best values for the response variables. The results demonstrated that not only build orientation and layer thickness have notable effects on both response variables but also build time is dependent on raster width and infill percentage. This study shows that through adopting the developed model by considering the process parameters, parts of high quality (improved surface finish) with reduced build time could be produced by FDM technology. Optimum process parameters found to be build direction of 0°, raster width of 0.61 mm, layer thickness of 0.22 mm, infill percentage of 20%, and raster angle of 0°.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fused Deposition Modeling (FDM)
  • Response Surface Methodology (RSM)
  • build orientation
  • surface roughness
  • build time