Gyártási paraméterek dinamikai hatásainak vizsgálata additív módon gyártott darabokon
Az additív módon gyártott darabok már nem csak prototípusként, hanem végtermékként is használatosak az iparban. Azonban egy termékről fontos a megfelelő ismeret, az élettartamra való tervezéshez és a megfelelő minőség biztosításához. A nyomtatott darabok fizikai tulajdonságai nem olyan egyértelműen meghatározhatóak, mint az eddig hagyományos módon készült fém termékek esetén. A rétegződés, az anyag nem linearitása és a komplex belső kitöltés nagy befolyással van a darabra a számos gyártási paraméter mellett. Ezen tulajdonságok feltérképezésén, már évek óta dolgoznak a kutatók, de összefogó szabvány hiányában a mért adatok nagy mértékben szórnak vagy éppen nem összeegyeztethetők egymással. A gyártási paraméterek vizsgálatakor legtöbbször nincs figyelembe véve, hogy az ipari gépek alkalmazásakor, nincs lehetőség sok paraméter állítására, mivel ezeket a konzisztencia garantálása érdekében, már beállították. A paraméterek megfelelő igényre szabása pedig kiemelten fontos, ha a lehető legtöbbet szeretnénk kihozni a nyomtatott darabunkból (minél kisebb anyagfelhasználás, lehető legnagyobb szilárdság és merevség), viszont ehhez a paraméterek hatásait is ismerni kell.
Dolgozatomban olyan paraméterek hatásait vizsgálom, melyek a legtöbb ipari nyomtatón biztosan állíthatóak. A vizsgálatot a kísérlettervezés módszerével hajtottam végre. A kiválasztott paraméterekből alkotott variáció mátrix segítségével az összes variáció közül kijelöltem, melyeket szükséges első körben legyártani és megmérni. A kiválasztott paraméterek: orientáció, kitöltési minta, kitöltési sűrűség és falak száma. A tesztdarab geometriája több iteráción keresztül átdolgozva, egy hosszabb hasáb lett, melyet befogott rúdként modelleztem. A mérések impulzus kalapács mérések voltak a befogott darabokon. A cél a sajátfrekvenciák felvétele volt, valamint a paraméterek változásával ezeknek az értékeknek a változásának vizsgálata és összehasonlítása. A mérés jó ismételhetősége érdekében saját gyártású alumínium befogószerkezetet terveztem, valamint a megfogatás erejét a csavarok nyomatékra húzásával biztosítottam. A nagy számú mérési adat gyorsabb feldolgozása érdekében saját Matlab applikációt fejlesztettem, ami az adatsor beolvasása után a számomra szükséges diagramokat azonnal megjelenítette, amiket aztán igényre is szabhattam. Ez nagyban megkönnyítette az adatok feldolgozását és az eredmények kiértékelését. Összesen 33 darab került legyártásra, ami 165 mérést jelentett.
Az adatok összehasonlítása során nem derült fény konkrétan minden paraméter valós hatására, ezekhez további darabok gyártása és a mérések szükségesek. A falak számának változása olyan kis mértékben változtat a sajátfrekvencián (ezzel a merevségen), hogy az különböző orientációk jellege erősen befolyásolták az értékeket, így nem lehetett tendenciát megfigyelni. Érdekesebb eredményt mutatott a kitöltési minta és a kitöltési sűrűség változása. A sűrűség növekedésével nem mindegyik minta esetén változott monoton módon a sajátfrekvencia. Ezek a minták periodikushoz hasonló értékváltozást mutattak, ami visszavezethető a sűrűség növekedése miatti tömegnövekedésre a darabon. Ebből következtethető, hogy minden minta rendelkezik egy optimális kitöltési sűrűséggel (és tömeggel), ami esetén a legnagyobb merevséget tudja biztosítani. A jelleget megerősítendő, további négy darabot gyártottam 99%-os kitöltési sűrűséggel, hogy megvizsgáljam, az értékek azonos pontba térnek-e vissza minden minta esetén. A további mérés eredménye alátámasztotta ezt a sejtést.
Az eredményekkel sikerült nagyobb ismeretet szerezni a paraméterek hatásairól, de a teljes feltérképezéshez az összes variáció mérése szükséges. A mintánkénti optimális kitöltési sűrűségek megtalálásával a nyomtatott darabok teljesítményeinek növelésére van lehetőség, ami jelenleg csak tapasztalati úton történik.
szerző
-
Seregi Bálint Leon
Járműmérnöki
mesterképzés (MA/MSc), nappali
konzulens
-
Dr. Ficzere Péter
egyetemi docens, Vasúti Járművek és Járműrendszeranalízis Tanszék
