Analýza přesnosti aditivní výroby 3D tiskáren pomocí optické digitalizace

Ing. Phaneendra Mantada

Master's thesis

Accuracy analysis of additive manufacturing of 3D printer using optical digitization

Abstract:

There is a certain advancing need to study the process parameters of trending 3D- printing technologies to cater specific needs. The present work focuses on production of parts by different 3D-printing technologies (FDM, Polyjet Matrix, SLA and SLS). This article acquaints its readers with data and results of research dealing with influence of production process parameter settings on the magnitude of internal material tension of the printed part, or its influence on dimension and shape precision of products manufactured by these technologies. The prototypes which we printed they may change their properties by change in time so we are inspecting all the printed samples and analyse the dimensional and shape accuracy of each and every sample in three time frames (0 days, 14 days and 84 days). The produced samples were measured and their shape precision was analysed by ATOS 400 contactless optical scanner based on 3D optical digitisation method, allowing comparison of the actual part to a nominal CAD model by using the GOM inspect software and therefore perform shape and dimension precisions of the produced prototypes in a complex and objective manner and the effect of "aging" was researched too. It was observed that all the above mentioned technologies excel in specific cases. When transparent or translucent parts are required, Polyjet Matrix is clearly the way to go. The same applies if you need to achieve a smooth surface or display tiny details on your print. On the other hand, if your design would use a lot of support material to cope with its intricacy, you need a seriously strong part, or you just want to save some money, then you may want to consider a SLS or SLA plastic print.

Abstract:

Existuje požadavek studovat parametry procesu 3D-tisku tak, aby vyhovovaly specifickým potřebám. Tato diplomová práce se zaměřuje na výrobu dílů různými technologiemi 3D tisku (FDM, Polyjet Matrix, SLA a SLS) a seznamuje s daty a výsledky výzkumu zabývajícího se vlivem nastavení parametrů výrobního procesu na přesnost rozměrů a tvarů výrobků vyráběných těmito technologiemi. Prototypy vyrobené metodou 3D tisku mohou změnit své vlastnosti též v čase. Proto jsou všechny tištěné vzorky kontrolovány a analyzovány na rozměrovou a tvarovou přesnost ve třech časových intervalech (0 dní, 14 dní a 84 dnů po tisku). Vytvořené vzorky byly měřeny a přesnost jejich tvaru byla analyzována bezdotykovým optickým skenerem ATOS II 400 založeným na metodě 3D optické digitalizace, umožňující srovnání reálného dílu s nominálním CAD modelem v softwaru GOM Inspect. Bylo zjištěno, že všechny výše uvedené technologie vynikají ve zvláštních případech. Když jsou vyžadovány průsvitné nebo průhledné části, je zřejmé, že vyniká technologie Polyjet Matrix. Totéž platí, pokud potřebujete dosáhnout hladkého povrchu nebo vyrobit drobné detaily. Na druhou stranu, pokud stavba modelu vyžaduje velké množství podpůrného materiálu nebo chceme ušetřit nějaké peníze, lze zvážit tisk technologií SLS nebo SLA.

Keywords

3D tisk, Optický 3D skener, FDM (Fused Deposition Modelling), Polyjet Matrix, SLA (Stereo lithography), SLS (Selective Laser Sintering).

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 8. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 1. 2. 2018
• Supervisor: Ing. Radomír Mendřický, Ph.D.

Technical University of Liberec

Faculty of Mechanical Engineering

Master programme / field:
Mechanical Engineering / Machines and Equipment Design