Забезпечення якісних показників фотополімерного 3D-друку за допомогою математичного моделювання і тестових моделей

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.30837/2522-9818.2024.2.096

Ключові слова:

3D-принтер; адитивне виробництво; фотополімерний друк; регресійний аналіз; тестові моделі; математичний аналіз; дослідження.

Анотація

Предметом дослідження в статті є аналіз впливу технологічних параметрів фотополімерного друку на появу дефектів у процесі друку із використанням тестових моделей, що містять елементи, на яких позначається зміна технологічних параметрів. Мета роботи – визначення залежності між технологічними параметрами фотополімерного друку та дефектами, що виникають унаслідок друку з використанням моделей для тестування. У статті виконуються такі завдання: аналіз наявних тестових моделей і визначення елементів моделі та впливу на них технологічних параметрів. Методи, що впроваджуються: математичний аналіз у вигляді однофакторної лінійної регресії та емпіричний метод, що полягає в порівнянні та вимірюванні різниці між окремими тестовими зразками для отримання значень, які в подальшому використовуватимуться в регресійному аналізі. Досягнуті результати: визначено залежність технологічних факторів та їх вплив на елементи тестової моделі, що полягає в зміні фізичних розмірів тестових моделей, де за умови недостатнього часу експонування розміри моделі зменшуються та утворюються дефекти. У процесі збільшення часу експонування розміри моделі лінійно зростають, виникають дефекти у вигляді зникнення отворів або зміни їх розмірів. Висновки. У дослідженні, що передбачало друк тестових моделей та їх аналіз за допомогою лінійної однофакторної регресії, визначено та підтверджено залежність між часом експонування та фізичними розмірами моделі. Описано метод дослідження відповідності розмірів залежно від часу експонування з використанням тестових моделей і математичного моделювання у вигляді регресійного однофакторного аналізу. Надалі запропоновано визначити вплив висоти шару на час експонування та значущість окремих технологічних факторів, а також  установити їх вплив на дефекти, що виникають унаслідок друку. Побудовано модель регресійного аналізу, визначено кореляції технологічних параметрів та їх вплив на показники якості. Установлено коефіцієнт детермінації побудованої моделі.

Біографії авторів

Ігор Невлюдов, Харківський національний університет радіоелектроніки

доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри комп’ютерно-інтегрованих технологій, автоматизації та мехатроніки

Роман Стрілець, Харківський національний університет радіоелектроніки

Харківський національний університет радіоелектроніки, аспірант

Данило Близнюк, Харківський національний університет радіоелектроніки

Харківський національний університет радіоелектроніки, аспірант

Посилання

Список літератури

Технології фотополімерного 3D-друку: опис, переваги та недоліки. URL: https://monofilament.com.ua/ua/blog-novini-3d-druku-ta-additivnih-tehnologij/sla-dlp-lcd-tehnologiji-fotopolimernogo-3d-druku-opis-perevagi-ta-nedoliki. (дата звернення: 28.05.2024).

Адитивні технології: перспективи і проблеми 3D-друку. URL: https://nti.ukrintei.ua/wp-content/uploads/2018/05/2017-1_stat9_UA_povn.pdf (дата звернення: 04.06.2024).

Rajat Chaudhary, Paride Fabbri, Enrico Leoni, Francesca Mazzanti, Raziyeh Akbari, Carlo Antonini. Additive manufacturing by digital light processing: a review. Progress in Additive Manufacturing (2023) 8. P. 331–351. DOI: https://doi.org/10.1007/s40964-022-00336-0

Ishak Ertugrul, Osman Ulkir, Sezgin Ersoy, Minvydas Ragulskis. Additive Manufactured Strain Sensor Using Stereolithography Method with Photopolymer Material. Polymers 15(4). 991р. DOI: 10.3390/polym15040991

Ian Gibson, David Rosen, Brent Stucker. Additive Manufacturing Technologies 3D Printing, Rapid Prototyping, and Direct Digital Manufacturing. Second Edition. Springer. 2015. 510 р. DOI 10.1007/978-1-4939-2113-3

Ben Redwood, Filemon Schöffer, Brian Garret. The 3D Printing Handbook. Technologies, design and applications. 3D Hubs. 2017. 347 р.

Стереолітографія (Laser Stereolithography, SLA). URL: https://pro3d.com.ua/a367313-stereolitografiya-laser-stereolithography.html (дата звернення: 28.05.2024).

Що таке DLP 3D друк. URL: https://pro3d.com.ua/a393155-scho-take-dlp.html (дата звернення: 28.05.2024).

Що таке LCD 3D-принтер та де він використовується? URL: https://www.0332.ua/list/471643 (дата звернення: 28.05.2024).

Слайсери для 3d-друку. URL: https://makerhub.org/slicers-3d-print/ (дата звернення: 28.05.2024).

Anycubic Photon LCD 3D принтер. URL: https://3dreams.com.ua/ua/product/anycubic-photon-lcd-3d-принтер/ (дата звернення: 28.05.2024).

Регресійний аналіз. URL: https://ukrayinska.libretexts.org/Статистика/Прикладна_статистика/Книга%3A_Статистика_бізнесу_(OpenStax)/13%3A_Лінійна_регресія_та_кореляція/13.04%3A_Рівняння_регресії (дата звернення: 28.05.2024).

Основи кореляційного та регресійного аналізу. URL: https://pchilka-litsei.in.ua/excel-book/basis_analysis.html (дата звернення: 29.05.2024).

Метод регресійного аналізу в MS Excel. URL: https://modeling.at.ua/publ/10-1-0-58 (дата звернення: 29.05.2024).

Нікітін Д.О., Стрілець Р.Є., Близнюк Д.С. Сравнительный анализ технологий 3D прототипирования SLA, DLP и LCD. Разработка автоматизированной станции для 3D печати. VII Міжнародна науково-технічна Internet-конференція «Сучасні методи, інформаційне, програмне та технічне забезпечення систем керування організаційно-технічними та технологічними комплексами» (НУХТ). 2020 С. 55–56. URL: https://dspace.nuft.edu.ua/bitstreams/934a9612-ecc5-4a3a-8377-320f864dac10/download

Igor Nevlyudov, Ievgenii Razumov-Fryziuk, Dmytro Nikitin, Danylo Blyzniuk, Roman Strelets. Cost Estimation of Photopolymer Resin for 3D Exposure of Circuit Boards. Technology Audit and Production Reserves № 2/2(64), 2022. P.43-49. DOI: 10.15587/2706-5448.2022.256538

I. Nevliudov, E. Razumov-Fryzyuk, D. Nikitin, D. Bliznyuk, R. Strelets. Technology for creating the topology of printed circuit boards using polymer 3D masks. Сучасний стан наукових досліджень та технологій в промисловості № 1 (15). 2021 С.120–131. DOI: https://doi.org/10.30837/ITSSI.2021.15.120

Redwood B. 2020. 3D Printing. Practical guide. Book Workshop. 2022 [Redvud B. 2020. 3D-druk. Praktychnyi posibnyk. Knyzhkova Maisternia] 2022

Стереолітографія – що потрібно знати про технологію. URL: https://www.3dprinter.ua/stereolitografiya-shho-potribno-znaty-pro-tehnologiyu/ (дата звернення: 29.05.2024).

Методи і техніка досліджень. URL: https://elib.tsatu.edu.ua/dep/mtf/ophv_10/page3.html (дата звернення: 29.05.2024).

Методологія і організація наукових досліджень URL: https://shron1.chtyvo.org.ua/Burhu_Yurii/Metodolohiia_i_orhanizatsiia_naukovykh_doslidzhen.pdf (дата звернення: 29.05.2024).

Основи наукових досліджень. URL: https://core.ac.uk/download/pdf/162019668.pdf (дата звернення: 29.05.2024).

References

Technologies of photopolymer 3D printing: description, advantages, and disadvantages [Tekhnolohii fotopolimernoho 3D-druku: opys, perevahy ta nedoliky]: available at: https://monofilament.com.ua/ua/blog-novini-3d-druku-ta-additivnih-tehnologij/sla-dlp-lcd-tehnologiji-fotopolimernogo-3d-druku-opis-perevagi-ta-nedoliki (last accessed: 28.05.2024).

Additive technology: prospects and challenges 3D-print [Adytyvni tekhnolohii: perspektyvy i problemy 3D-druku] available at: https://nti.ukrintei.ua/wp-content/uploads/2018/05/2017-1_stat9_UA_povn.pdf (last accessed: 04.06.2024).

Rajat Chaudhary, Paride Fabbri, Enrico Leoni, Francesca Mazzanti, Raziyeh Akbari, Carlo Antonini, "Additive manufacturing by digital light processing: a review". Progress in Additive Manufacturing (2023) 8. P. 331–351. DOI: https://doi.org/10.1007/s40964-022-00336-0

Ishak Ertugrul, Osman Ulkir, Sezgin Ersoy, Minvydas Ragulskis, "Additive Manufactured Strain Sensor Using Stereolithography Method with Photopolymer Material" Polymers 15(4). 991р. DOI: 10.3390/polym15040991

Ian Gibson, David Rosen, Brent Stucker. Additive Manufacturing Technologies 3D Printing, Rapid Prototyping, and Direct Digital Manufacturing. Second Edition. Springer. 2015. 510 р. DOI: 10.1007/978-1-4939-2113-3

Ben Redwood, Filemon Schöffer, Brian Garret. The 3D Printing Handbook. Technologies, design and applications. 3D Hubs. 2017. 347 р.

Stereolithography (Laser Stereolithography, SLA) [Stereolitohrafiia (Laser Stereolithography, SLA)]: available at: https://pro3d.com.ua/a367313-stereolitografiya-laser-stereolithography.html (last accessed: 28.05.2024).

What is DLP 3D printing? [Shcho take DLP 3D druk]: available at: https://pro3d.com.ua/a393155-scho-take-dlp.html (last accessed: 28.05.2024).

What is an LCD 3D printer and where is it used? [Shcho take LCD 3D-prynter ta de vin vykorystovuietsia?]: available at: https://www.0332.ua/list/471643 (last accessed: 28.05.2024).

Slicers for 3d printing [Slaisery dlia 3d-druku]: available at: https://makerhub.org/slicers-3d-print/ (last accessed 28.05.2024).

Anycubic Photon LCD 3D printer [Anycubic Photon LCD 3D prynter]: available at: https://3dreams.com.ua/ua/product/anycubic-photon-lcd-3d-принтер/ (last accessed: 28.05.2024).

Regression analysis [Rehresiinyi analiz]: available at: https://ukrayinska.libretexts.org/Статистика/Прикладна_статистика/Книга%3A_Статистика_бізнесу_(OpenStax)/13%3A_Лінійна_регресія_та_кореляція/13.04%3A_Рівняння_регресії (last accessed: 28.05.2024).

Basics of correlation and regression analysis [Osnovy koreliatsiinoho ta rehresiinoho analizu]: available at: https://pchilka-litsei.in.ua/excel-book/basis_analysis.html (last accessed: 29.05.2024).

The method of regression analysis in MS Excel [Metod rehresiinoho analizu v MS Excel]: available at: https://modeling.at.ua/publ/10-1-0-58 (last accessed: 29.05.2024).

Nikitin D.O., Strilets R.E., Blyzniuk D.S. "Porivnyalnil analyz tekhnolohyi 3D prototypyrovanyia SLA, DLP y LCD. Razrabotka avtomatyzyrovannoi stantsyy dlia 3D pechaty" VII Mizhnarodna naukovo-tekhnichna Internet-konferentsiia "Suchasni metody, informatsiine, prohramne ta tekhnichne zabezpechennia system keruvannia orhanizatsiino-tekhnichnymy ta tekhnolohichnymy kompleksamy" (NUKhT).2020 Р. 55–56. available at: https://dspace.nuft.edu.ua/bitstreams/934a9612-ecc5-4a3a-8377-320f864dac10/download

Igor Nevlyudov, Ievgenii Razumov-Fryziuk, Dmytro Nikitin, Danylo Blyzniuk, Roman Strelets "Cost Estimation of Photopolymer Resin for 3D Exposure of Circuit Boards" Technology Audit and Production Reserves – № 2/2(64), 2022. P.43–49. DOI: 10.15587/2706-5448.2022.256538

I. Nevliudov, E. Razumov-Fryzyuk, D. Nikitin, D. Bliznyuk, R. Strelets "Technology for creating the topology of printed circuit boards using polymer 3d masks" Suchasnyi stan naukovykh doslidzhen ta tekhnolohii v promyslovosti № 1 (15). 2021 С. 120–131. DOI: https://doi.org/10.30837/ITSSI.2021.15.120

Redwood B. 2020. 3D Printing. Practical guide. Book Workshop. 2022 [Redvud B. 2020. 3D-druk. Praktychnyi posibnyk. Knyzhkova Maisternia] 2022.

Stereolithography – what you need to know about the technology [Stereolitohrafiia – shcho potribno znaty pro tekhnolohiiu]: available at: https://www.3dprinter.ua/stereolitografiya-shho-potribno-znaty-pro-tehnologiyu/ (last accessed: 29.05.2024).

Research methods and techniques [Metody i tekhnika doslidzhen]: available at: https://elib.tsatu.edu.ua/dep/mtf/ophv_10/page3.html (last accessed: 29.05.2024).

Methodology and organization of scientific research [Metodolohiya i orhanizatsiya naukovyh doslidzhen]: available at: https://shron1.chtyvo.org.ua/Burhu_Yurii/Metodolohiia_i_orhanizatsiia_naukovykh_doslidzhen.pdf (last accessed: 29.05.2024).

Basics of the scientific research [Osnovy naukovyh doslidzen]: available at: https://core.ac.uk/download/pdf/162019668.pdf (last accessed: 29.05.2024).

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-06-30

Як цитувати

Невлюдов, І., Стрілець, Р., & Близнюк, Д. (2024). Забезпечення якісних показників фотополімерного 3D-друку за допомогою математичного моделювання і тестових моделей. СУЧАСНИЙ СТАН НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ТЕХНОЛОГІЙ В ПРОМИСЛОВОСТІ, (2(28), 96–107. https://doi.org/10.30837/2522-9818.2024.2.096