Повышение точности и качества поверхности изделий аддитивного производства

Обоснование. Настоящая научная статья посвящена вопросам повышения размерной точности изделий, получаемых посредством аддитивных технологий. В качестве метода получения рассматривается печать расплавленной полимерной нитью через экструдер (технология FFF-печати). Главной проблемой при получении изделий с использованием данного метода является отсутствие системного понимания в части назначения режимов процесса, которые обеспечивают требуемую точность и качество поверхности получаемых изделий. В данной работе предлагается подход, который даёт возможность разработать технологические рекомендации по назначению режимов печати, которые обеспечивают устойчивое получение требуемых выходных параметров процесса.

Цель работы состоит в разработке методологического подхода к назначению технологических режимов печати расплавленной полимерной нитью, которые обеспечивают устойчивое получение требуемых параметров размерной точности и качества поверхностного слоя изделий.

Методы. Объектом исследования является точность размеров и качество поверхности напечатанных изделий. В качестве основного технологического оборудования были использованы принтеры, которые печатают изделия с использованием подачи материала через сопло экструдера. Первичная точка исследований — это обоснование направления для повышения точности и качества изделий. Изучение направлений повышения точности и качества поверхности изделий проводилось с использованием метода анализа иерархий, который позволяет выполнять оценку вариантов с учётом степени их значимости. Конечной точкой исследования является подтверждение целесообразности использования метода компенсации вибраций для повышения точности и качества изделий. Исследование вибраций элементов принтера выполнялось с использованием датчика-акселерометра. Оценка качества поверхности изделий выполнялось на профилографе, а размеров — с использованием микрометра.

Результаты. В результате расчёта коэффициентов сравнения при анализе направлений повышения точности размеров и качества печати расплавленной полимерной нитью было установлено, что наилучшим сочетанием критериев обладает вариант, который связан с анализом и снижением вибраций при работе принтера. Расчёт производился на основе анализа опыта внедрения рассматриваемых решений в мировой практике. В результате анализа вибраций, которые возникают при различных технологических режимах, были выявлены условия возникновения резонанса. Была разработана прикладная микропрограмма, которая позволяет настраивать привод принтера с возможностью устранения резонансов. В результате исследований точности и качества поверхности изделий, полученных на основе устранения резонансных явлений и без него было установлено, что первый вариант позволяет существенно улучшить выходные параметры процесса. В качестве перспективы для дальнейших исследований целесообразно провести теоретическое обобщение полученных результатов с тем, чтобы распространить предлагаемый подход на принтеры других конструкций, сделав его тем самым более универсальным.

Заключение. Проведённые исследования показали, что использование методологического подхода, который заключается в выявлении и устранении резонансных явлений, даёт возможность повысить размерную точность и качество поверхности изделий, получаемых методами аддитивных технологий.