Research of Geometrical Deviations in 3D Printed Objects Printed with FFF

Abstract

Fused filament fabrication (FFF) machines are increasingly being used by manufacturers and makers to produce parts for functional use. Apparently, the control of accuracy and surface finish quality becomes crucial for this technology. The goal of this study was to present an investigation of printing parameters on dimensional accuracy and determining the optimal surface finish of a part built by the Fused filament fabrication (FFF) process. Defined by the Design of Experiment (DOE) main factors for investigation were chosen: nozzle temperature (170°C and 230°C levels), feed-rate (50% and 100% levels) and nozzle diameter (from 0,25mm, 0,4mm, to 0,6mm). Experiments were conducted with these parameters and 12 test targets were printed and replicated. 2k statistic factorial design was used to analyze data and determine significant factors. Comparative analysis was used to verify geometrical and dimensional accuracy.

3D spausdinimas užima svarbią vietą šių laikų technologijų vystymesi. Šia technologija yra susidomėję ne tik gamybininkai, bet ir individualūs vartotojai, tačiau su detalių paviršiaus kokybe ir matmenų netikslumais susiduria abi žmonių grupės. Šio tyrimo pagrindinė idėja - ištirti šių, taip greitai augančių, technologijų tikslumą ir kokybę, atsispindinčią spausdintose detalėse. Tyrimas koncentruojamas į tiesioginio išpurškimo technologijas (FFF), polilaktinės rūgšties polimerą (PLA) ir spausdinimo parametrų efektą atspausdintų modelių paviršiaus kokybei ir geometrinių matmenų nuokrypiams. Tyrimo metu buvo panaudotas metodas, kuriuo pasirinkti parametrai buvo išskiriami į aukšto ir žemo lygius: purkštuko temperatūrą (170°C ir 230°C ), spausdinimo greitį (50% ir 100%) ir purkštuko skersmenį (0,25mm, 0,4mm, 0,6mm). Dvylika tokio pačio dizaino spausdinių su pritaikytais skirtingais parametrais buvo atspausdinti ir dubliuoti. 2k statistinis faktorialinis metodas buvo pritaikytas išskirti didžiausią įtaką darančius parametrus. Lyginamoji analizė buvo atlikta siekiant ištirti atsiradusius geometrinius nuokrypius.