Повышение точности напечатанных изделий на фотополимерном принтере за счет преобразования положения в области печати
Авторы
*, **, ***Тамбовский государственный технический университет, ул. Советская, 106, Тамбов, 392000, Россия
*e-mail: 1magicanloner@gmail.com
**e-mail: polychem@list.ru
***e-mail: Obuhov.art@gmail.com
Аннотация
В данной статье рассматривается подход к анализу трехмерной цифровой модели изделия, оценке точности печати ее элементов, а также скорости процесса печати. Описываются основные виды дефектов, возникающих при трехмерной печати, и их зависимость от размещения элементов в пространстве печати.
Центральным вопросом исследования является технология фотополимеризации DLP и возникающие дефекты на готовом изделии. Описаны наиболее распространенные типы дефектов, а также рассмотрено влияние расположения элементов в пространстве печати.
Для анализа и оценки точности печати используются различные методы, обнаруживающие и описывающие дефекты, такие как образование ступенек, отклонения размеров и ошибки формы. Также дана классификация элементов трехмерного чертежа, для которых возможно появление упомянутых дефектов.
Статья также рассматривает проблему снижения точности и увеличения количества дефектов из-за увеличения скорости печати. Основная задача описываемого подхода заключается в поиске оптимального баланса между скоростью и точностью. Авторы предлагают подход к достижению оптимального баланса путем изменения угла поворота модели до установки поддержек и нарезки ее на слои для печати. Описанный подход включает в себя задание весовых коэффициентов важности выбранных классов дефектов и поиск деформируемых элементов трехмерного чертежа, определение их характеристик и вычисление отклонений. Решение многокритериальной задачи выполняется методом эффективности по Парето, находящим оптимальные решения между соответствием изделия чертежу и временем печати.
Для количественной оценки соответствия готового изделия чертежу был предложен и рассмотрен метод, использующий функцию полезности. В этом методе классы дефектов элементов чертежа выбираются в качестве критериев, а весовые коэффициенты представляют собой значимость отсутствия выбранного дефекта на готовом изделии.
Ключевые слова:
трехмерная фотополимерная печать, оценка точности печати, функция полезностиБиблиографический список
1. Пиженков Е.Н., Подгорбунских В.М., Рощин В.А. Использование SLM технологий 3D печати в изготовлении деталей червячно-модульных фрез // Международная научно-практическая конференция «Современные условия взаимодействия науки и техники» (Пермь, 11 ноября 2018): сборник статей. – Уфа: Омега Сайнс, 2018. С. 91–96.
2. Молотков А.А., Третьякова О.Н. Применение машинного зрения в лазерных технологиях // Труды МАИ. 2022. № 127. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=170306. DOI: 10.34759/trd-2022-127-25
3. Wang Y.C., Chen T., Yeh Y.L. Advanced 3D printing technologies for the aircraft industry: a fuzzy systematic approach for assessing the critical factors // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2019, vol. 105, pp. 4059-4069. DOI: 10.1007/s00170-018-1927-8
4. Karakurt I., Lin L. 3D printing technologies: techniques, materials, and post-processing // Current Opinion in Chemical Engineering, 2020, vol. 28, pp. 134-143. DOI: 10.1016/j.coche.2020.04.001
5. Shahrubudin N., Lee T.C., Ramlan R. An overview on 3D printing technology: Technological, materials, and applications // Procedia Manufacturing, 2019, vol. 35, pp. 1286-1296. DOI: 10.1016/j.promfg.2019.06.089
6. Казаков В.С. Фотополимерные 3D-принтеры // Научные вести. 2020. № 6 (23). С. 176-179.
7. Горячкин Б.С., Черната Н.С. Обзор возможных вариантов использования технологий и материалов 3d печати в авиационной промышленности // E-Scio. 2021. № 5 (56). C. 657-682.
8. Masiuchok O. et al. Comparative analysis of the quality of plastic products formed by DLP and FDM 3D printing technologies //Вісник Тернопільського національного технічного університету. 2020. Т. 98. № 2. С. 40-48.
9. Муравский А.А., Аликин М.Б. и др. Полимерная 3D-печать: История, классификация и современные тенденции развития (обзор) // Известия СПбГТИ (ТУ). 2023. № 64 (90). С. 58-66.
10. Митин В.Ю. Обзор оборудования, программного обеспечения, возможностей и этапов трехмерной печати // Вестник Пермского университета. Математика. Механика. Информатика. 2018. № 2 (41). С. 67-74.
11. Piedra-Cascón W. et al. 3D printing parameters, supporting structures, slicing, and post-processing procedures of vat-polymerization additive manufacturing technologies: A narrative review // Journal of Dentistry, 2021, vol. 109, pp. 103630. DOI: 10.1016/j.jdent.2021.103630
12. de Castro E. F. et al. Effect of build orientation in accuracy, flexural modulus, flexural strength, and microhardness of 3D-Printed resins for provisional restorations // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 2022, vol. 136, pp. 105479. DOI: 10.1016/j.jmbbm.2022.105479
13. Kowsari K. et al. Photopolymer formulation to minimize feature size, surface roughness, and stair-stepping in digital light processing-based three-dimensional printing // Additive Manufacturing, 2018, vol. 24, pp. 627-638. DOI: 10.1016/j.addma.2018.10.037
14. Shan Y. et al. Reducing lateral stair-stepping defects in liquid crystal display-based vat photopolymerization by defocusing the image pattern // Additive Manufacturing, 2022, vol. 52, pp. 102653. DOI: 10.1016/j.addma.2022.102653
15. Paral S. K. et al. A Review of Critical Issues in High-Speed Vat Photopolymerization // Polymers, 2023, vol. 15, no. 12, pp. 2716. DOI: 10.3390/polym15122716
16. Liu P. et al. Visualization of full-field stress evolution during 3D penetrated crack propagation through 3D printing and frozen stress techniques // Engineering Fracture Mechanics, 2020, vol. 236, pp. 107222. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2020.107222
17. Msallem B. et al. Evaluation of the dimensional accuracy of 3D-printed anatomical mandibular models using FFF, SLA, SLS, MJ, and BJ printing technology // Journal of clinical medicine, 2020, vol. 9, no. 3, pp. 817. DOI: 10.3390/jcm9030817
18. Штойер Р. Многокритериальная оптимизация. Теория, вычисления и приложения. – М.: Радио и связь, 1992. – 504 с.
19. Богданова П.А., Сахаров Д.М., Васильева Т.В. Обзор методов многокритериальной оптимизации в задачах принятия решений // Инновационные аспекты развития науки и техники. 2021. № 6. С. 153-157.
20. Разумов Д.Ф. Разработка методики многокритериальной оценки проектов космических средств и систем. ди. … канд. техн. наук: 05.13.01. Москва, МАИ, 2021, 128 с.
21. Гермейер Ю.Б. Введение в теорию исследования операций. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1971. – 384 с.
22. Литовка Ю.В. Получение оптимальных проектных решений и их анализ с использованием математических моделей: учебное пособие. – Тамбов: Изд-во Тамбовского государственного технического университета, 2006. – 160 с.
23. Пиявский Б.С., Абдыкеров С.Е. Методика многокритериальной оценки программ развития национального исследовательского университета // Труды МАИ. 2010. № 37. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=13446
24. Криворученко С.А., Погосян А.М., Рябышкин А.Ю. Опыт применения оценки соответствия как средства повышения качества при создании наукоемкой продукции // Мир стандартов. 2009. № 4. C. 35-41.
25. Васильков Ю.В., Тимошенко А.В., Советов В.А., Кирмель А.С. Методика оценки функциональных характеристик систем радиомониторинга при ограниченных данных о параметрах надежности // Труды МАИ. 2019. № 108. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=109557. DOI 10.34759/trd-2019-108-16
26. Калинин С.Ю., Рождественский С.Ю., Шленов Ю.В Оценка экономической эффективности эксплуатации ракетно-космического комплекса // Труды МАИ. 2012. № 56. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=30147
27. Вехтева Н.А., Волков А.А., Свешников А.Ю. Алгоритм оценки качества фотополимерной 3D-печати по расположению моделей в области построения // Виртуальное моделирование, прототипирование и промышленный дизайн. 2022. № 8. С. 134-138.
28. Ту Дж., Гонсалес Р. Принципы распознавания образов. – М.: Мир, 1978. - 28.
29. Романова И.К. Применение аналитических методов к исследованию Парето оптимальных систем управления // Машиностроение и компьютерные технологии. 2014. № 4. C. 238-266.
30. Литовка Ю.В., Соловьев Д.С. Системы поддержки принятия решений. – Тамбов: Изд-во ТГТУ, 2022. - 80 c.
Скачать статью