دراسة وتحليل تأثير متغيرات عملية النمذجة بالترسيب المنصهر على جودة الاجزاء المصنعة من مادة PLA

الباحث

هند هادي عبد الرضا

المشرف

تحسين فاضل عباس - عقيل صبري بدن

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم هندسة الانتاج والمعادن / هندسة الانتاج والمعادن

الشهادة

دكتوراه

السنة

2024

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Fused deposition modeling;PLA;Process parameters;Part quality

واحدة من أكثر تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد استخدامًا لإنتاج el jal معقدة دون الحاجة إلى أدوات أو تدخل بشري مستمر. ومع calls هناك حاجة لتحسين قوة وجودة الأجزاء المصنعة بهذه الطريقة. يهدف هذا العمل إلى دراسة تأثير متغيرات الطباعة على جودة وأداء الأجزاءء مع التركيز على تقليل الخشونة السطحية، وتحسين دقة الأبعاد، وتعزيز الخصائص الميكانيكية. تم اعتماد خمسة متغيرات للعملية، كل منها بخمسة مستويات: نسبة كثافة الحشو )6%30 9/040 9050 9/060؛ %70.5( سمك الطبقة )0.1 sae 0.15 ممء 0.2 ممء 0.25 sae و0.3 مم). سمك القشرة (1.2 san 2 cae 1.6 sae 4 ممء و2.8 axe (ae الطبقات العليا/السفلية (3، 4، 65 66 75( ونسبة تداخل الحشو )10 6% 5 9/020، 97025: %305( تم استخدام مادة حمض البوليلاتك (PLA) في طباعة العينات التجريبية لأغراض الاختبار. تم تصميم التجارب tly على طريقة تاجوتشي (Taguchi) وفق المصفوفة المتعامدة (1.25). من خلال تحليل التباين (ANOVA) يمكن فهم أهمية متغيرات FDM والحصول على أفضل المتغيرات. لتحسين خصائص الأداء المتعددة (MPCs) للأجزاء المصنعة بواسطة (FIDM تم استخدام نهج تاجوتشي القائم على المنطق الضبابي (Fuzzy logic based Taguchi approach) للحصول على مؤشر أداء متعدد الاستجابات (MRPT) يعكس مخرجات العملية. تم تحديد الإعدادات المثلى لمتغيرات عملية FDM بواسطة النموذج المقترح كما يلي: كثافة الحشو بنسبة )(6%5 سمك الطبقة 0.25 cae عدد الطبقات العليا/السفلية 66 سمك القشرة 2.4 coe ونسبة تداخل الحشو 9015. تم التحقق من صحة هذه المتغيرات من خلال تطبيقها على عينات إختبار جديدة، وتم تحليل النتائج ومناقشتها وتقييمها. تُظهر النتائج أن هذه المتغيرات تعزز القوة بنسبة 9022 الأنهاء السطحي بنسبة 9/05: ودقة الأبعاد بنسبة 2 يكشف تحليل ANOVA ل (MRPI) أن clas القشرة له التأثير الأكبر في التحكم في القوة، والخشونة السطحية؛ والانحراف في دقة الأبعاد، مع تحسن في 71181 بنسبة تصل الى 7071.43. يُظهر النموذج الرياضي المطور أن أقصى نسبة خطأ بين القيم الحقيقية والقيم المتوقعة ل MRP] كانت 9 ممما يشير إلى تباينات ضئيلة lap بعد الوصول إلى المتغيرات المثلى للعملية، تم تحسين المخرجات بشكل أكبر من خلال اختبار العينات باستخدام المعالجة الكيميائية البخارية بواسطة محلول ،(dichloromethane) مما أسفر عن الحصول على سطح لامع وجذاب.

Fused deposition modeling (FDM) is one of the most widely used 3D printing techniques for producing various complex configurations without the need for any tools or continuous human intervention. However, improvements are needed in the strength and quality of the fabricated parts. This work investigates the impact of FDM 3D printing parameters on part quality and functionality, focusing on minimizing surface roughness, improving dimensional accuracy, and enhancing mechanical properties. The work examines five parameters, each with five levels: infill density percentage (30%, 40%, 50%, 60%, and 70%), layer thickness (0.1 mm, 0.15 mm, 0.2 mm, 0.25 mm, and 0.3 mm), shell thickness (1.2 mm, 1.6 mm, 2 mm, 2.4 mm, and 2.8 mm), the number of top/bottom layers (3, 4, 5, 6, and 7), and infill overlap percentage (10%, 15%, 20%, 25%, and 30%). Polylactic acid (PLA) is used for building test specimens via the FDM approach. The experiments are designed using the Taguchi method with an L25 orthogonal array. Analysis of variance (ANOVA) is employed to assess the significance of the FDM parameters and identify the best parameter combinations. In order to optimize the multi-performance characteristics (MPCs) of FDM- manufactured parts, a fuzzy logic-based Taguchi approach is integrated to develop a multi-response performance index (MRPI). The optimal settings for the FDM process parameters identified by the proposed model are as follows: an infill density of 50%, a layer thickness of 0.25 mm, 6 top/bottom layers, a shell thickness of 2.4 mm, and an infill overlap percentage of 15%. These parameters have been validated through application to new test specimens, and the results have been analyzed, discussed, and evaluated. The results show that these parameters enhance strength by 22%, surface finishing by 5%, and dimensional accuracy by 62%. ANOVA analysis of the (MRPI) reveals that shell thickness has the most significant impact on controlling strength, surface roughness (Ra), and dimensional accuracy deviations, leading to an improvement in the MRPI of 71.43%. The developed mathematical model shows that the maximum percentage error between the predicted and actual values for MRPI was 1.519%, indicating very small discrepancies. After the optimization process, the responses were further improved by testing the specimens through vapor chemical post-processing with dichloromethane, producing a glossy and attractive surface with roughness reduced from 10.71 μm to 0.18 μm. Utilizing the optimal parameters and post- processing results, the medical wrist brace was fabricated. A Creality CR-Scan Lizard 3D scanner was used to scan the hand, and the wrist brace was designed with Meshmixer software and printed using the optimal parameters identified by the fuzzy logic model. The results showed that the FDM wrist brace has a reduced weight and shorter manufacturing time compared to traditionally produced designs.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب