On the surface roughness of 3D printed parts with FDM by a low-budget commercial printer

Abstract

Оскільки ціни на машини для адитивного виробництва знижуються, а досвід у відповідній галузі зростає, важливо тестувати та оцінювати малобюджетні машини, доступні для комерційного використання. Хоча малобюджетні верстати широко використовуються для швидкого прототипування та експериментів, вони не здатні виробляти деталі з високою якістю поверхні та досягати високого рівня повторюваності із-за низькоякісного обладнання та неоптимізованого програмного забезпечення. При цьому основною метою поточного дослідження є проведення експериментів з малобюджетним 3D-принтером для моделювання методом наплавлення (FDM) та оцінка шорсткості поверхні надрукованих деталей в залежності від кута відносно друкованої форми. В якості філаментного матеріалу була обрана полімолочна кислота (PLA), а шорсткість поверхні друкованих деталей вимірювалася відповідно до стандарту ISO ASTM 52902-2021. Шорсткість поверхні оцінювалася з огляду значень Ra і Rz, а також був проведений статистичний аналіз, щоб зробити деякі цікаві висновки щодо кореляції між орієнтацією деталі та якістю поверхні. Для кожного кута виготовляли по 5 зразків та вимірювали шорсткість поверхні на верхній та нижній поверхнях. Оцінку шорсткості поверхні проводили за середніми значеннями Ra і Rz, а також відповідним коефіцієнтом варіації. Основними висновками є такі: малобюджетний верстат не може надійно виробляти деталі з низькими значеннями Ra та Rz; необхідно знайти компроміс між надійним виробництвом деталей з великими значеннями Ra та Rz або ненадійним та неповторним виробництвом деталей з малими значеннями Ra та Rz; дана машина через відсутність охолодження, відсутність другого екструдера для водорозчинної підкладки і не настільки високої якості апаратної частини, а також не оптимізованого програмного забезпечення та прошивки, не може надійно виробляти деталі з гарною шорсткістю поверхні з обох боків, тобто зверху та знизу.