Surface Texture Characterization and Parameter Optimization of Fused Deposition Modelling Process

Sagbas, Binnur

Surface Texture Characterization and Parameter Optimization of Fused Deposition Modelling Process

Binnur SAĞBAŞ (Yıldız Teknik Üniversitesi, Makina Fakültesi, Mekatronik Mühendisliği Bölümü, İstanbul, Türkiye)

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

3 0

Yıl: 2018 Cilt: 6 Sayı: 4 Sayfa Aralığı: 1028 - 1037 Metin Dili: İngilizce İndeks Tarihi: 06-02-2020

Surface Texture Characterization and Parameter Optimization of Fused Deposition Modelling Process

Öz:

Additive manufacturing (AM) is an emerging technology which provides opportunity to produce complexgeometries layer-by-layer. Fused Deposition Modeling (FDM) is one of the additive manufacturing (AM)methods, widely used for manufacturing prototypes, models and functional thermoplastic parts as final product.Although FDM technology provides opportunity for manufacturing complex geometries, surface quality of theproducts cannot reach the required value yet. For this reason post processing operations which are timeconsuming and over costing, are applied to the finished parts. Alternatively, optimization of the FDM processparameters is another solution which is more economical way for improving surface quality of the printed parts.The aim of the study is to optimize the FDM process parameters such as shell number, infill percentage, infillgeometry and layer thickness, for improving surface quality of the Polylactic Acid (PLA) parts. L9 (34) standardTaguchi experimental design is applied for manufacturing of the samples. The manufactured surfaces areinspected by mechanical profilometer for obtaining 2D surface profiles. For determination of the deviation fromdesired value, signal-to-noise ratios were calculated as a quality characteristic by transforming the results for Raand Rq surface roughness parameters. Analysis of variance (ANOVA) was used for determining significance ofthe testing parameters.

Anahtar Kelime:

Eriyik Yığma Modelleme Sürecinin Yüzey Doku Karakterizasyonu ve Parametre Optimizasyonu

Öz:

Eriyik Yığma Modelleme (EYM), prototip ve model imalatının yanında son ürün olarak kullanılabilecek nitelikte fonksiyonel termoplastik parçaların da imalatında yaygın olarak kullanılan bir eklemeli imalat yöntemidir. EYM teknolojisi her ne kadar karmaşık parçaların imalatına imkan sağlıyor olsa da, elde edilen ürünlerin yüzey kalitesi henüz istenilen seviyeye ulaşamamıştır. Bu nedenle istenilen yüzey kalitesini elde etmek için ürün yüzeyine son bitirme işlemleri uygulanmaktadır. Bu işlemler zaman alıcıdır ve ilave maliyete neden olmaktadır. Alternatif olarak, ürünlerin yüzey kalitesinin arttırılması için EYM işleminin parametrelerinin optimize edilmesi daha ekonomik bir çözümdür. Bu çalışmanın amacı, EYM prosesi ile polilaktik asit (PLA) parça imalatında kabuk sayısı, dolgu oranı, dolgu geometrisi ve katman kalınlığı gibi parametrelerin yüzey pürüzlülüğü üzerinde etkisinin incelenerek, optimum parametrelerin belirlenmesidir. Numuneler Taguchi’nin standart L9 (34 ) deneysel tasarım seti kullanılarak imal edilmiştir. Numunelerin yüzeyleri mekanik profilometre ile ölçülerek, 2 boyutlu yüzey profilleri elde edilmiş ve sonuçlar sinyal/gürültü oranı kalite karakteristiğine dönüştürülerek, sonuçlardaki sapmalar belirlenmiştir. İşlem parametrelerinin anlamlılığını belirlemek için de son olarak Varyans analizi (ANOVA) uygulanmıştır.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

J. W. Tseng, C. Y. Liu, Y. K. Yen, J. Belkner, T. Bremicker, B. H. Liu, T. J. Sun and A. B. Wang, “Screw extrusion-based additive manufacturing of PEEK”, Materials and Design, vol. 140, pp. 209–221, 2018.
A. Boschetto, V. Giordano and F. Veniali, "3D roughness profile model in fused deposition modelling," Rapid Prototyping Journal, vol. 19, no. 4, pp. 240-252, 2013.
C.K. Chua, K.F. Leong and C.S. Lim, Rapid prototyping: principles and applications. 3rd ed. Singapore: World Scientific; 2010, ch.4, pp.137-145.
D.S. Ingole, A.M. Kuthe, S.B. Thakare and A.S.Talankar, " Rapid prototyping–a technology transfer approach for development of rapid tooling" Rapid Prototyping Journal, vol.15, no.4, pp. 280- 290, 2009.
O.S. Ivanova, C. B. Williams and T.A. Campbell, “Additive manufacturing (AM) and nanotechnology: promises and challenges" Campbell, Rapid Prototyping Journal, vol.19, no.5, pp.353-364, 2013.
R. Singh, S. Singh, I.P. Singh, F. Fabbrocino and F. Fraternali, "Investigation for surface finish improvement of FDM parts by vapor smoothing process", Composites Part B, vol. 111, pp. 228- 234, 2017.
R. Anitha, S. Arunachalam and P. Radhakrishnan, "Critical parameters influencing the quality of prototypes in fused deposition modelling", Journal of Materials Processing Technology, vol. 118 (1–3), pp. 385-388, 2001.
S.O. Akande, "Dimensional Accuracy and Surface Finish Optimization of Fused Deposition Modelling Parts using Desirability Function Analysis", International Journal of Engineering Research & Technology (IJERT), vol. 4, no. 04, 2015.
B. Vasudevarao, D.P. Natarajan and M. Henderson, "Sensitivity of RP surface finish to process parameter variation", Proceedings of solid free form fabrication, Austin, USA. 2000, pp. 252- 258.
D.K. Ahn, H. Kim and S. Lee, "Surface roughness prediction using measured data and interpolation in layered manufacturing", Journal of Material Process Technology, vol. 209, pp. 664– 671, 2009.
J. Martínez, J.L. Diéguez, A. Pereira and J.A. Pérez, "Modelization of surface roughness in FDM parts", AIP Conference Proceedings, 2012, vol.1431, pp. 849–1856.
F. Kartal, "Taguchi Metodolojisi ile Eriyik Yığma Modelleme Süreci Parametrelerinin Optimizasyonu", International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, vol. 1, no.1, pp. 49-56, 2017. 1037
M. Sirvancı, Kalite İçin Deney Tasarımı Taguci Yaklasımı, Literatur Yayıncılık, Istanbul, 1997.
R. Leach, Fundamental Principles of Engineering Nanometrology, Second edition, Elsevier Inc., 2014, pp.252-253.

APA	Sagbas B (2018). Surface Texture Characterization and Parameter Optimization of Fused Deposition Modelling Process. , 1028 - 1037.
Chicago	Sagbas Binnur Surface Texture Characterization and Parameter Optimization of Fused Deposition Modelling Process. (2018): 1028 - 1037.
MLA	Sagbas Binnur Surface Texture Characterization and Parameter Optimization of Fused Deposition Modelling Process. , 2018, ss.1028 - 1037.
AMA	Sagbas B Surface Texture Characterization and Parameter Optimization of Fused Deposition Modelling Process. . 2018; 1028 - 1037.
Vancouver	Sagbas B Surface Texture Characterization and Parameter Optimization of Fused Deposition Modelling Process. . 2018; 1028 - 1037.
IEEE	Sagbas B "Surface Texture Characterization and Parameter Optimization of Fused Deposition Modelling Process." , ss.1028 - 1037, 2018.
ISNAD	Sagbas, Binnur. "Surface Texture Characterization and Parameter Optimization of Fused Deposition Modelling Process". (2018), 1028-1037.

APA	Sagbas B (2018). Surface Texture Characterization and Parameter Optimization of Fused Deposition Modelling Process. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 6(4), 1028 - 1037.
Chicago	Sagbas Binnur Surface Texture Characterization and Parameter Optimization of Fused Deposition Modelling Process. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 6, no.4 (2018): 1028 - 1037.
MLA	Sagbas Binnur Surface Texture Characterization and Parameter Optimization of Fused Deposition Modelling Process. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, vol.6, no.4, 2018, ss.1028 - 1037.
AMA	Sagbas B Surface Texture Characterization and Parameter Optimization of Fused Deposition Modelling Process. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2018; 6(4): 1028 - 1037.
Vancouver	Sagbas B Surface Texture Characterization and Parameter Optimization of Fused Deposition Modelling Process. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi. 2018; 6(4): 1028 - 1037.
IEEE	Sagbas B "Surface Texture Characterization and Parameter Optimization of Fused Deposition Modelling Process." Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 6, ss.1028 - 1037, 2018.
ISNAD	Sagbas, Binnur. "Surface Texture Characterization and Parameter Optimization of Fused Deposition Modelling Process". Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi 6/4 (2018), 1028-1037.