بررسی تجربی کیفیت و مدت زمان چاپ بدون تکیه گاه با دستگاه چاپگر FDM سه بعدی پنج درجه آزادی بر پایه مکانیزم موازی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه مهندسی ساخت و تولید، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی ساخت و تولید، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 دانش‌آموخته دکتری، گروه مهندسی ساخت و تولید، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

مدل­سازی رسوب ذوبی (FDM) امروزه به عنوان پیشروترین روش ساخت افزایشی به جهت در دسترس بودن و داشتن قابلیت ساخت قطعات پیچیده و با استحکام نسبتاً مناسب، کاربرد ویژه­ای پیدا کرده است. برای چاپ برخی از شکل­های پیچیده به ساختار تکیه­گاه نیاز است. ساختارهای تکیه­گاهی با استفاده از درجات آزادی حرکتی بیشتر از سه محور مثلاً با پنج محور، قابل حذف می­باشند. برای نیل به این هدف، ساخت و تجهیز چاپگر پنج درجه آزادی با استفاده از ربات دلتا انجام و کنترلر مناسبی برای سازگاری با فرامین و دستورات متناسب با نرم­افزارهای متداول چاپگرهای سه­بعدی توسعه داده شده است. همچنین برای تولید جی­کد پنج­محور، از نرم­افزار زیمنس NX استفاده شده است. در چاپ یک قطعه نمونه، پارامترهایی مانند زمان، وزن و صافی سطح ماده مصرفی قطعات مورد مقایسه قرار گرفته است. نتایج حاصل از اندازه­گیری صافی­سطح قطعه نمونه نشان داد که روش پنج­محور، بدلیل نظم موجود در لایه­ها، از زبری­سطح پائینتری به میزان حداقل 100% برخوردار است. همچنین با برتری زمانی روش چاپ پنج­محور، سرعت چاپ برای یک نمونه منتخب، به ترتیب 62% و 190% نسبت به حالت سه­محور بدون تکیه­گاه و باتکیه­گاه بیشتر است. در خصوص ماده مصرفی نیز، بدلیل عدم استفاده از تکیه­گاه در روش پنج­محور، 68% مواد کمتری مصرف می­شود. همچنین نتایج تست کشش روی قطعات نمونه چاپ شده برتری 4% و 11% روش چاپ پنج­محور را به ترتیب نسبت به روش سه­محور بدون تکیه­گاه و باتکیه­گاه نشان داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Vlachou M, Siamidi A, Protopapa C. 3D-printing technologies for pharmaceutical applications. In Elsevier eBooks 2025; 29–46. https://doi.org/10.1016/b978-0-443-23645-7.00002-7
  • Enyan M, Amu-Darko, JNO, Issaka E, Abban, OJ. Advances in fused deposition modeling on process, process parameters, and multifaceted industrial application: a review. Engineering Research Express, 2024b; 6(1), 012401. https://doi.org/10.1088/2631-8695/ad32f6.
  • Crump, Apparatus and method for creating three-dimensional objects. U.S. Patent No. 5,121,329. (n.d.). 1992.
  • محبوب‌خواه, م, دانشمند, پ. تحلیل نیرویی ربات ماشین ابزارموازی چهار درجة آزادی، مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د. 47، ش.1، 238-229،
  • پدرام مهر, س, محبوب خواه, م. تحلیل سینماتیک و دینامیک معکوس مکانیزم استوارت، مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز، د.39، ش. 2، 67-72،
  • Song X, Yayue P, Yong Ch. Development of a low-cost parallel kinematic machine for multidirectional additive manufacturing. Journal of Manufacturing Science and Engineering 137.2; 2015: 021005
  • Fiore E, Hermes G, Luca S. Dimensional synthesis of a 5-DOF parallel kinematic manipulator for a 3d printer. 2015 16th International Conference on Research and Education in Mechatronics (REM). IEEE, 2015. https://doi.org/10.1109/ REM. 2015. 7380372
  • Li Yamin, et al. multi-axis support-free printing of freeform parts with lattice infill structures. Computer-Aided Design 133, 2021: 102986.
  • Grutle, ØK., 2015. 5-axis 3D Printer (Master's thesis).
  • Gao W, Zhang Y, Ramanujan D, Ramani K, Chen Y, Williams CB., Wang, CC., Shin YC., Zhang S., & Zavattieri PD(). The status, challenges, and future of additive manufacturing in engineering. Computer-Aided Design, 69, 65–89, 2015.
  • Lee K, Jee H. Slicing algorithms for multi-axis 3-D metal printing of overhangs. J Mech Sci Technol 2015; 29:5139–44.
  • Ishak I, Fisher J, Larochelle P. Robot arm platform for additive manufacturing: multi-plane printing. Proceedings of the 2016 Florida conference on recent advances in robotics. 2016.
  • Rieger M, Johnen B, Kuhlenkotter B. Analysis and development of the fused layer manufacturing process using industrial robots. ISR 2016 47st International symposium on robotics: proceedings of VDE. 2016. p. 1–8.
  • Isa MA, Lazoglu I. Five-axis additive manufacturing of freeform models through buildup of transition layers. Journal of Manufacturing Systems, 2018; 50, 69–80.
  • Jian L I. U., Jia-li TANG, and Chen-Yu DAI. Design of DLP 3D Printer Control System Based on Arduino. 3rd World Conference on Mechanical Engineering and Intelligent Manufacturing (WCMEIM). IEEE, 2020
مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز
دوره 55، شماره 4 - شماره پیاپی 113
در حال تکمیل
بهمن 1404
صفحه 13-18

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار