Investigation of dimensional form errors of parts manufactured with an industrial 3-dimensional printer using ABS material

Abstract

Eklemeli imalatta parça boyut hataları temel problemler arasında yerini almaktadır. Cihaz pozisyon hatalarına, parça çekmesine ya da büzülmesine ve STL dosya hatalarına bağlı olarak ortaya çıkan parça boyut hataları üretkenliği olumsuz etkilemektedir. Genel olarak, her bir cihaz-malzeme-imalat parametresi-geometri kombinasyonuna göre parçalarda farklı boyut hataları meydana gelebilmektedir. Dolayısıyla bu hataların hesaplanması ve analiz edilmesi son kullanıcılar ve cihaz imalatçıları açısından büyük önem taşımaktadır. Bu kapsamda adı geçen çalışmada endüstriyel bir üç boyutlu yazıcı olan Zaxe Z1 cihazı ile ABS malzemeli parça imalatında parça boyut hataları araştırılmıştır. İlk olarak, farklı boyutlarda daire, kare ve eşkenar üçgen geometrilerini üzerinde barındıran bir test parçası tasarlanmıştır. Ardından, test parçalarının imalat tablasındaki konumuna göre ortaya çıkan hataları incelemek amacıyla imalat tablasının farklı bölgelerine toplam 5 adet test parçası konumlandırılarak imalatı gerçekleştirilmiştir. Üçüncü adımda, bu test parçaları üzerinde yer alan tüm test geometrileri koordinat ölçme makinesi ile taranarak iki boyutlu profilleri elde edilmiştir. Dördüncü adımda ise, geliştirilen en küçük kareler tabanlı geometri uydurma algoritması ile taranan profillere geometri uydurma yapılmıştır. Son olarak da, uydurulan ve tasarlanan geometriler arasındaki profil toleransı değerleri hesaplanmıştır. Sonuçlar analiz edildiğinde, profil tolerans değerlerinin imalat tablasındaki konuma ve geometriye bağlı olarak değişkenlik sergilediği görülmüştür ve imal edilen tüm geometriler tasarlanan boyutlarından daha küçüktür. Başka bir ifadeyle tüm geometriler çekmeye maruz kalmıştır. Genel olarak bakıldığında, geometri boyutu arttıkça profil tolerans değerlerinde artış söz konusudur. Tüm geometriler için ortalama profil tolerans değeri 0.1987 mm olarak hesaplanmıştır. Bu değerin yarısı, yani ≈+0.1 mm, kadar tarama yollarının kaydırılması ile daha hassas geometriler elde edilebilir.