Дослідження впливу використання телекомунікаційної системи зворотного зв’язку на процес адитивного виробництва з використанням технології електродугового зварювання

Автор(и)

  • Павло Сергійович Анікін Національний університет «Запорізька політехніка», Україна https://orcid.org/0000-0001-6767-784X

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.290204

Ключові слова:

електродугове зварювання, CAE системи, робототехніка, 3D моделювання, Abaqus, бездротова телекомунікаційна система зворотного зв’язку

Анотація

Об’єктом дослідження є можливості використання бездротової телекомунікаційної системи зворотного зв’язку для вдосконалення процесу адитивного виробництва деталі з використанням технології електродугового зварювання методом температурного контролю розповсюдження тепла.

Проблемою для вирішення є визначення геометричних властивостей, топології друку, контролю температурних режимів для зазначеної деталі. А також встановлення телекомунікаційних датчиків та камер для контролю за температурою, проведення симуляційних розрахунків з використанням програмного забезпечення ABAQUS і фізичного експерименту.

Результатами проведеної роботи є симуляція процесу адитивного виробництва необхідних рівнів трирівневої ієрархічної системи з урахуванням необхідних вимог та отримання необхідних геометричних розмірів. Проаналізовано залишкові напруження, розглянуто програмно проблеми розповсюдженням тепла, перевірено вплив охолодження на якість виробництва та створено оптимальні параметри друку. Також розглянуто можливість використання телекомунікаційної системи зворотного зв'язку з використанням телекомунікаційних пристроїв, таких як камера та лазерні датчики, для контролю температури. Отримані дані використано для подальшої можливості генерації автоматизованої програми для керування роботом під час процесу адитивного виробництва. На основі отриманих даних були визначені значення залишкових напружень та дефектів у виготовлених зразках. Проведено реальний експеримент. Порівняно та аналізовано результати реального експерименту.

Оцінка впливу телекомунікаційної системи зворотного зв’язку для процесу адитивного виробництва з використанням електродугового зварювання з покращенням процесу безпосереднього друку за допомогою контролю за розповсюдженням тепла, використовуючи періоди охолодження на практиці, дозволяє отримати покращенні результати якості друку та технологічності отриманої деталі, зниження витрати на виробництво та пришвидшення його процесу.

Біографія автора

Павло Сергійович Анікін, Національний університет «Запорізька політехніка»

Аспірант

Кафедра радіотехніки та телекомунікацій

 

Посилання

  1. Pant, H., Arora, A., Gopakumar, G. S., Chadha, U., Saeidi, A., Patterson, A. E. (2023). Applications of wire arc additive manufacturing (WAAM) for aerospace component manufacturing. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 127 (11-12), 4995–5011. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-023-11623-7
  2. Geng, R., Du, J., Wei, Z., Xu, S., Ma, N. (2021). Modelling and experimental observation of the deposition geometry and microstructure evolution of aluminum alloy fabricated by wire-arc additive manufacturing. Journal of Manufacturing Processes, 64, 369–378. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.01.037
  3. Wieczorowski, M., Pereira, A., Carou, D., Gapinski, B., Ramírez, I. (2023). Characterization of 5356 Aluminum Walls Produced by Wire Arc Additive Manufacturing. Materials, 16 (7), 2570. doi: https://doi.org/10.3390/ma16072570
  4. Anikin, P. S., Shilo, G. M., Kulykovskyi, R. A., Molochkov, D. E. (2020). Automation control system of 3d printing robotic platform with implemented wire + arc welding technology. Electrical Engineering and Power Engineering, 4, 35–48. doi: https://doi.org/10.15588/1607-6761-2020-4-4
  5. Kim, J.-D., Cheon, J. Y., Ji, C. (2021). Review on the Wire Arc Additive Manufacturing Process and Trends in Non-ferrous Alloys. Journal of Welding and Joining, 39 (6), 603–612. doi: https://doi.org/10.5781/jwj.2021.39.6.5
  6. Kozamernik, N., Bračun, D., Klobčar, D. (2020). WAAM system with interpass temperature control and forced cooling for near-net-shape printing of small metal components. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 110 (7-8), 1955–1968. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-020-05958-8
  7. Teixeira, F. R., Scotti, F. M., Jorge, V. L., Scotti, A. (2023). Combined effect of the interlayer temperature with travel speed on features of thin wall WAAM under two cooling approaches. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 126 (1-2), 273–289. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-023-11105-w
  8. Dash, A., Squires, L., Avila, J. D., Bose, S., Bandyopadhyay, A. (2023). Influence of active cooling on microstructure and mechanical properties of wire arc additively manufactured mild steel. Frontiers in Mechanical Engineering, 9. doi: https://doi.org/10.3389/fmech.2023.1130407
  9. Jorge, V. L., Teixeira, F. R., Scotti, A. (2022). Pyrometrical Interlayer Temperature Measurement in WAAM of Thin Wall: Strategies, Limitations and Functionality. Metals, 12 (5), 765. doi: https://doi.org/10.3390/met12050765
  10. Anikin, P., Shilo, G. (2023). Enhancement of Wire Arc Additive Manu-facturing Production of Aluminum Part. Technical Sciences and Technologie, 3.
  11. Chen, C., He, H., Zhou, J., Lian, G., Huang, X., Feng, M. (2022). A profile transformation based recursive multi-bead overlapping model for robotic wire and arc additive manufacturing (WAAM). Journal of Manufacturing Processes, 84, 886–901. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2022.10.042
  12. Zhang, J., Xing, Y., Cao, J., Zhang, X., Yang, F. (2022). The gap-filling overlapping model for wire and arc additive manufacturing of multi-bead components. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 123 (3-4), 737–748. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-022-10132-3
  13. Lee, S. H. (2020). CMT-Based Wire Arc Additive Manufacturing Using 316L Stainless Steel: Effect of Heat Accumulation on the Multi-Layer Deposits. Metals, 10 (2), 278. doi: https://doi.org/10.3390/met10020278
  14. Park, J., Lee, S. H. (2021). CMT-Based Wire Arc Additive Manufacturing Using 316L Stainless Steel (2): Solidification Map of the Multilayer Deposit. Metals, 11 (11), 1725. doi: https://doi.org/10.3390/met11111725
  15. Bendia, R., Lizarralde, F., Coutinho, F. (2021). Multivariable closed-loop control for layer geometry in Wire-Arc Additive Manufacturing. XV Simpósio Brasileiro de Automação Inteligente, 1 (1). doi: https://doi.org/10.20906/sbai.v1i1.2732
  16. Parmar, K., Oster, L., Mann, S., Sharma, R., Reisgen, U., Schmitz, M. et al. (2021). Development of a Multidirectional Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) Process with Pure Object Manipulation: Process Introduction and First Prototypes. Journal of Manufacturing and Materials Processing, 5 (4), 134. doi: https://doi.org/10.3390/jmmp5040134
  17. Sandeep, K. J., Teja, P. J., Choudhary, A. K., Jain, R. (2022). Development of correlation between temperature, liquid life span, molten pool, and porosity during Wire Arc Additive Manufacturing: A finite element approach. CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 38, 274–287. doi: https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2022.05.002
  18. Tangestani, R., Farrahi, G. H., Shishegar, M., Aghchehkandi, B. P., Ganguly, S., Mehmanparast, A. (2020). Effects of Vertical and Pinch Rolling on Residual Stress Distributions in Wire and Arc Additively Manufactured Components. Journal of Materials Engineering and Performance, 29 (4), 2073–2084. doi: https://doi.org/10.1007/s11665-020-04767-0
  19. Anikin, P., Shilo, G., Bastos, F. (2023). Wire arc additive manufacturing three level hierarchical model. Computer Science and Applied Mathematics, 2.
Research of the influence of the use of a feedback telecommunication system on the wire arc additive manufacturing process

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-10-31

Як цитувати

Анікін, П. С. (2023). Дослідження впливу використання телекомунікаційної системи зворотного зв’язку на процес адитивного виробництва з використанням технології електродугового зварювання. Technology Audit and Production Reserves, 5(1(73), 20–27. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2023.290204

Номер

Том 5 № 1(73) (2023): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Електротехніка та промислова електроніка

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Pavlo Anikin

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.