NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ĐẾN ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA SẢN PHẨM GREEN PART TRONG CÔNG NGHỆ IN 3D KIM LOẠI THEO PHƯƠNG PHÁP EXTRUSION-BASED ADDITIVE

Tóm tắt

Công nghệ in 3D kim loại theo phương pháp đùn vật liệu (MFE) đang ngày càng được quan tâm nhờ khả năng tạo ra chi tiết phức tạp với chi phí tối ưu. Tuy nhiên, thách thức lớn của công nghệ này là kiểm soát độ chính xác kích thước sản phẩm qua từng giai đoạn, đặc biệt là ở trạng thái Green Part. Nghiên cứu này nhằm đánh giá ảnh hưởng và tối ưu hóa các thông số in đến độ chính xác kích thước của sản phẩm Green Part để nâng cao chất lượng tổng thể. Năm thông số công nghệ được khảo sát bao gồm bề dày lớp in (LH), tốc độ in (PS), nhiệt độ in (PT), số lớp vỏ (NS) và hướng chế tạo (BO), với ba mức giá trị cho mỗi thông số. Kết quả thí nghiệm từ thiết kế FCCCD với 29 mẫu cho thấy LH và PS ảnh hưởng mạnh nhất đến sai số theo phương X và Y, trong khi phương Z bị chi phối bởi các tương tác phi tuyến như LH×LH và PT×NS. Mô hình hồi quy có độ phù hợp cao với R2 trên 87,00%. Sai số kích thước lớn nhất ghi nhận theo phương X, Y là 2,8% và phương Z là 1,2%, chủ yếu do các hiệu ứng tích lũy giữa các lớp in và tương tác thông số. Tối ưu hóa đa mục tiêu chỉ ra bộ thông số tối ưu chung cho ba phương là LH = 0,2 mm, PS = 30 mm/s, PT = 210°C, NS = 1 và BO = 0°. Kết quả nghiên cứu đề xuất một quy trình tối ưu hóa đáng tin cậy và làm cơ sở cho việc tiếp tục đánh giá mối liên hệ giữa Green Part và Final Part trong tương lai

Title

THE STUDY OF THE INFLUENCE OF PROCESS PARAMETERS ON THE ACCURACY OF GREENPART PRODUCTS IN METAL 3D PRINTING USING EXTRUSION-BASED ADDITIVE MANUFACTURING

Abstract

Metal 3D printing using the Material Extrusion (MFE) method is increasingly gaining attention due to its ability to fabricate complex parts at an optimized cost. However, a major challenge of this technology lies in controlling the dimensional accuracy of the product throughout each stage, especially in the Green Part state. This study aims to evaluate and optimize the effects of printing parameters on the dimensional accuracy of the Green Part to enhance overall quality. Five process parameters are investigated, including layer height (LH), print speed (PS), printing temperature (PT), number of shells (NS), and build orientation (BO), each with three levels. Experimental results based on a Face-Centered Central Composite Design (FCCCD) with 29 runs show that LH and PS have the most significant influence on dimensional error in the X and Y directions, while the Z direction is predominantly affected by nonlinear interactions such as LH×LH and PT×NS. The regression models exhibit high goodness-of-fit with R2 values above 87.00%. The maximum recorded dimensional errors were 2,8% in the X and Y directions, and 1,2% in the Z direction, mainly due to accumulated errors between layers and parameter interactions. Multi-objective optimization identified an optimal parameter set for all three directions: LH = 0.2 mm, PS = 30 mm/s, PT = 210°C, NS = 1, and BO = 0°. The study proposes a reliable optimization procedure and provides a foundation for further investigation into the relationship between the Green Part and Final Part in future work