دراسة استقصائية حول الضبط الأمثل لمعاملات تقنية النمذجة بالصهر والترسيب بهدف تعزيز الخصائص الميكانيكية لمنتجاتها

عبدالعظيم سالم  باله

doi:10.65540/jar.v17i.287

المؤلفون

عبدالعظيم سالم باله كلية التقنية الصناعية، قسم الهندسة الصناعية، مصراتة-ليبيا

DOI:

https://doi.org/10.65540/jar.v17i.287

الكلمات المفتاحية:

Fused Deposition Modeling، FDM Process Parameters، Optimization of FDM

الملخص

تقنية النمذجة بالصهر و الترسيب هي أحدى تقنيات التصنيع بالإضافة أو ما يعرف بالطباعة الثلاثية الأبعاد. تقنية جديدة اقتحمت جميع المجالات الصناعية و الخدمية، انتشر استخدامها بشكل واسع وذلك لما لها من قدرات كبيرة مستمدة من قدرات الحاسبات الآلية. فهي قادرة على تصنيع المنتجات ذوات التصاميم المعقدة و في عملية إنتاجية واحدة وبدون الحاجة لأي مهارات يدوية ولا قوالب تشكيل. تعتمد جودة منتجات هذه التقنية على معاملات تتحكم في عملية بنائها للنماذج، فالضبط الرشيد لهذه المعاملات يححسن من جودة النماذج المطبوعة. لهذه المعاملات تأثيرات متباينة على مفردات جودة المنتجات المتمثلة في الخصائص الميكانيكية و الديناميكية، دقة المقاسات، جودة السطح و زمن الطباعة. يختص هذا البحث بمراجعة البحوث السابقة المتعلقة بدراسة تأثير معاملات عملية النمذجة بالصهر و الترسيب على الخصائص الميكانيكية للنماذج المنتجة بهذه التقنية. لقد ح خلصت الدراسة إلي استنتاج و تحديد طبيعة تأثير هذه المعاملات على الخصائص الميكانيكية لمنتجات العملية و القيم المثالية الإسترشادية لهذه المعاملات التي تقود المستخدم لتحقيق أفضل نتائج ممكنة.

المراجع

Boparai, K. S., Singh, R., & Singh, H. (2016). Development of rapid tooling using fused deposition modeling: a review. Rapid Prototyping Journal. DOI: https://doi.org/10.1108/RPJ-04-2014-0048

Carneiro, O. S., Silva, A. F., & Gomes, R. (2015). Fused deposition modeling with polypropylene. Materials & Design, 83, 768-776. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.06.053

Zhao, F., Li, D., & Jin, Z. (2018). Preliminary investigation of poly-ether-ether-ketone based on fused deposition modeling for medical applications. Materials, 11(2), 288. DOI: https://doi.org/10.3390/ma11020288

Rahim, T. N. A. T., Abdullah, A. M., & Md Akil, H. (2019). Recent developments in fused deposition modeling-based 3D printing of polymers and their composites. Polymer Reviews, 59(4), 589-624. DOI: https://doi.org/10.1080/15583724.2019.1597883

Ning, F., Cong, W., Qiu, J., Wei, J., & Wang, S. (2015). Additive manufacturing of carbon fiber reinforced thermoplastic composites using fused deposition modeling. Composites Part B: Engineering, 80, 369-378. DOI: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2015.06.013

Deng, X., Zeng, Z., Peng, B., Yan, S., & Ke, W. (2018). Mechanical properties optimization ofpoly-ether-ether-ketone via fused deposition modeling. Materials, 11(2), 216.

Wang, J., Xie, H., Weng, Z., Senthil, T., & Wu, L. (2016). A novel approach to improve mechanical properties of parts fabricated by fused deposition modeling. Materials & Design, 105, 152-159. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.05.078

Torres, J., Cole, M., Owji, A., DeMastry, Z., & Gordon, A. P. (2016). An approach for mechanical property optimization of fused deposition modeling with polylactic acid via design of experiments. Rapid Prototyping Journal. DOI: https://doi.org/10.1108/RPJ-07-2014-0083

Qattawi, A., Alrawi, B., & Guzman, A. (2017). Experimental optimization of fused deposition modelling processing parameters: a design-for-manufacturing approach. Procedia Manufacturing, 10, 791-803. DOI: https://doi.org/10.1016/j.promfg.2017.07.079

Dong, G., Wijaya, G., Tang, Y., & Zhao, Y. F. (2018). Optimizing process parameters of fused deposition modeling by Taguchi method for the fabrication of lattice structures. Additive Manufacturing, 19, 62-72. DOI: https://doi.org/10.1016/j.addma.2017.11.004

Weissman, S. A., & Anderson, N. G. (2015). Design of experiments (DoE) and process optimization. A review of recent publications. Organic Process Research & Development, 19(11), 1605-1633. DOI: https://doi.org/10.1021/op500169m

uz Zaman, U. K., Boesch, E., Siadat, A., Rivette, M., & Baqai, A. A. (2019). Impact of fused deposition modeling (FDM) process parameters on strength of built parts using Taguchi’s design of experiments. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 101(5-8), 1215-1226. DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-018-3014-6

Durão, L. F. C., Barkoczy, R., Zancul, E., Ho, L. L., & Bonnard, R. (2019). Optimizing additive manufacturing parameters for the fused deposition modeling technology using a design of experiments. Progress in Additive Manufacturing, 4(3), 291-313. DOI: https://doi.org/10.1007/s40964-019-00075-9

Chacón, J. M., Caminero, M. A., García-Plaza, E., & Núnez, P. J. (2017). Additive manufacturing of PLA structures using fused deposition modelling: Effect of process parameters on mechanical properties and their optimal selection. Materials & Design, 124, 143-157. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.03.065

Li, H., Wang, T., Sun, J., & Yu, Z. (2018). The effect of process parameters in fused deposition modelling on bonding degree and mechanical properties. Rapid Prototyping Journal. DOI: https://doi.org/10.1108/RPJ-06-2016-0090

Deng, X., Zeng, Z., Peng, B., Yan, S., & Ke, W. (2018). Mechanical properties optimization of poly-ether-ether-ketone via fused deposition modeling. Materials, 11(2), 216.

Deng, X., Zeng, Z., Peng, B., Yan, S., & Ke, W. (2018). Mechanical properties optimization of poly-ether-ether-ketone via fused deposition modeling. Materials, 11(2), 216. DOI: https://doi.org/10.3390/ma11020216

Guan, H. W., Savalani, M. M., Gibson, I., & Diegel, O. (2015). Influence of fill gap on flexural strength of parts fabricated by curved layer fused deposition modeling. Procedia Technology, 20, 243-8. DOI: https://doi.org/10.1016/j.protcy.2015.07.039

Baich, L., Manogharan, G., & Marie, H. (2015). Study of infill print design on production cost-time of 3D printed ABS parts. International Journal of Rapid Manufacturing, 5(3-4), 308-319. DOI: https://doi.org/10.1504/IJRAPIDM.2015.074809

Letcher, T., Rankouhi, B., & Javadpour, S. (2015, November). Experimental study of mechanical properties of additively manufactured ABS plastic as a function of layer parameters. In ASME 2015 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. American Society of Mechanical Engineers Digital Collection. DOI: https://doi.org/10.1115/IMECE2015-52634

Pei, E., Lanzotti, A., Grasso, M., Staiano, G., & Martorelli, M. (2015). The impact of process parameters on mechanical properties of parts fabricated in PLA with an open-source 3-D printer. Rapid Prototyping Journal. DOI: https://doi.org/10.1108/RPJ-09-2014-0135

Wu, W., Geng, P., Li, G., Zhao, D., Zhang, H., & Zhao, J. (2015). Influence of layer thickness and raster angle on the mechanical properties of 3D-printed PEEK and a comparative mechanical study between PEEK and ABS. Materials, 8(9), 5834-5846. DOI: https://doi.org/10.3390/ma8095271

Harpool, T. D. (2016). Observing the effect of infill shapes on the tensile characteristics of 3D printed plastic parts (Doctoral dissertation, Wichita State University).

Johansson, F. (2016). Optimizing Fused Filament Fabrication 3D printing for durability: Tensile properties and layer bonding.

Liu, X., Zhang, M., Li, S., Si, L., Peng, J., & Hu, Y. (2017). Mechanical property parametric appraisal of fused deposition modeling parts based on the gray Taguchi method. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 89(5), 2387-2397. DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-016-9263-3

Alvarez C, K. L., Lagos C, R. F., & Aizpun, M. (2016). Investigating the influence of infill percentage on the mechanical properties of fused deposition modelled ABS parts. Ingeniería e Investigación, 36(3), 110-116. DOI: https://doi.org/10.15446/ing.investig.v36n3.56610

Fernandez-Vicente, M., Calle, W., Ferrandiz, S., & Conejero, A. (2016). Effect of infill parameters on tensile mechanical behavior in desktop 3D DOI: https://doi.org/10.1089/3dp.2015.0036