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Publication
Numeric study of 3D printing parameters influence on geometric tolerances
| Name: | Description: | Size: | Format: | |
|---|---|---|---|---|
| 4.1 MB | Adobe PDF |
Advisor(s)
Abstract(s)
Numerous issues affect the final quality of printed parts in additive manufacturing,
especially in Fused Filament Fabrication (FFF). The printed parts may experience
deformation due to residual stresses caused by thermal gradients during the heating and
cooling phases. Research in this field usually focuses on assessing dimensional accuracy,
which includes factors like tolerances and measurements compared to the intended
design. However, research on geometric accuracy, or the integrity of the printed part´s
shape and features with the original design, has been limited. The main objective of the
present study is to find how parameters of the 3D printing process influence the geometric
tolerances on printed parts.
Generally, physical experiments are performed, but in this study, numerical simulations
were executed based on thermomechanical analysis in specialised software. Taguchi
method and analyses of variance (ANOVA) were used in experimental design and
analysis to evaluate the effects of process parameters on the output of the system, namely
flatness, cylindricity, concentricity, parallelism, and perpendicularity.
From the numeric analysis carried out, the results concluded that chamber temperature,
extrusion temperature, layer height, and print speed have a very impactful influence on
responses. The other parameters discussed have low significance.
A qualidade final de peças produzidas por manufatura aditiva é influenciada por vários fatores, especialmente no processo por Fabrico de Filamento Fundido (FFF). As peças impressas podem sofrer deformação devido a tensões residuais causadas por gradientes térmicos durante as fases de aquecimento e arrefecimento. Normalmente, os trabalhos científicos sobre este assunto focam-se mais na precisão dimensional, que incluem tolerâncias e medidas comparadas com a geometria pretendida. Contudo, relativamente à precisão geométrica, ou a integridade de partes e formas de uma peça impressa relativamente à forma pretendida, os estudos encontrados são muito limitados. O objetivo principal deste trabalho é determinar como os parâmetros de impressão 3D influenciam as tolerâncias geométricas de peças impressas. Normalmente são realizados ensaios experimentais para determinar a influência de parâmetros, contudo, neste estudo, foram executadas simulações numéricas do comportamento termomecânico usado um software especializado. O Método de Taguchi e a análise de variâncias (ANOVA) foram usados para planeamento de experiências numéricas e para analisar os efeitos de parâmetros de impressão nos resultados do sistema, nomeadamente tolerâncias de planeza, cilindricidade, concentricidade, paralelismo e perpendicularidade. Da análise numérica efetuada, concluiu-se que a temperatura da câmara, temperatura de extrusão, altura de camada e velocidade de impressão têm uma influência muito significativa nas respostas. Outros parâmetros discutidos apresentaram pouca significância.
A qualidade final de peças produzidas por manufatura aditiva é influenciada por vários fatores, especialmente no processo por Fabrico de Filamento Fundido (FFF). As peças impressas podem sofrer deformação devido a tensões residuais causadas por gradientes térmicos durante as fases de aquecimento e arrefecimento. Normalmente, os trabalhos científicos sobre este assunto focam-se mais na precisão dimensional, que incluem tolerâncias e medidas comparadas com a geometria pretendida. Contudo, relativamente à precisão geométrica, ou a integridade de partes e formas de uma peça impressa relativamente à forma pretendida, os estudos encontrados são muito limitados. O objetivo principal deste trabalho é determinar como os parâmetros de impressão 3D influenciam as tolerâncias geométricas de peças impressas. Normalmente são realizados ensaios experimentais para determinar a influência de parâmetros, contudo, neste estudo, foram executadas simulações numéricas do comportamento termomecânico usado um software especializado. O Método de Taguchi e a análise de variâncias (ANOVA) foram usados para planeamento de experiências numéricas e para analisar os efeitos de parâmetros de impressão nos resultados do sistema, nomeadamente tolerâncias de planeza, cilindricidade, concentricidade, paralelismo e perpendicularidade. Da análise numérica efetuada, concluiu-se que a temperatura da câmara, temperatura de extrusão, altura de camada e velocidade de impressão têm uma influência muito significativa nas respostas. Outros parâmetros discutidos apresentaram pouca significância.
Description
Keywords
FFF Taguchi method ANOVA Process Parameters Geometric Tolerances Parâmetros de Impressão Método de Taguchi Tolerâncias Geométricas