Influence of determination accuracy of the build step on the efficiency of adaptive slising group of products for layered manufacturing

Abstract

Research results on improving the efficiency of the developed algorithm for adaptive layer-by-layer dissection are presented on the example of 3D models group placed in the workspace of an additive setup. This algorithm for 3D model adaptive cutting allows you to increase the productivity of the process and adjust the accuracy of manufacturing products, taking into account their geometry, by setting a rational value of the variable building step for each individual lowering of the work platform. Building step is calculated taking into account the distribution of the direction of surfaces normal of products group (relative to the construction direction) that fall into the current layer. The developed algorithm provides for some truncation of this distribution, which makes it possible to further increase the building step and, accordingly, reduce the number of layers. Thus, conditions can be created for rational support and given reduction in building time. This achieves a reduction in building time compared to existing strategies for variable dissection. Estimate of efficiency of adaptive layer-by-layer dissection was carried out taking into account the accuracy of determining (setting) building step in relation to 5options for placing 3D models of industrial products in workspace. Comparative analysis of dissection options was performed by the number of layers and assessment of deviations from of surfaces correct shape. Increase in the efficiency of layer-by-layer shaping process with increased accuracy in determining variable step of building a group of complex products placed in workspace of installation has been revealed. This research was developed at the Department of "Integrated Technologies of Mechanical Engineering" named after M. Semko of NTU "KhPI".Представлено результати дослідження щодо підвищення ефективності розробленого алгоритму для адаптивного пошарового розсічення на прикладі групи 3D моделей, розміщених у робочому просторі адитивної установки. Даний алгоритм адаптивного розсічення 3D моделі дозволяє підвищити продуктивність процесу та регулювати точність виготовлення виробів, з урахуванням їхньої геометрії, за допомогою завдання раціональної величини змінного кроку побудови для кожного окремого опускання робочої платформи. Крок побудови розраховується з урахуванням розподілу напрямку нормалі поверхонь групи виробів, що потрапили до поточного шару. Розроблений алгоритм передбачає деяке усічення даного розподілу, що дозволяє додатково збільшити крок побудови, а відповідно зменшити кількість шарів. Таким чином створюються умови для раціонального забезпечення та заданого зниження часу побудови. При цьому зазвичай одержуючи зменшення часу побудови у порівнянні з традиційною стратегією з постійним кроком побудови та існуючими стратегіями адаптивного розсічення з змінним кроком. Оцінка ефективності адаптивного пошарового розсічення виконувалась з урахуванням точності визначення (завдання) кроку побудови стосовно 5 варіантів розміщення 3D-моделей промислових виробів у робочому просторі. Порівняльний аналіз варіантів розсічення виконувався за кількістю шарів та оцінкою відхилень від правильної форми поверхонь. Виявлено покращення ефективності процесу пошарового формоутворення з підвищенням точності визначення змінного кроку побудови групи складних виробів, розміщених у робочому просторі установки Vanguard SLS(виробництва 3D Systems). Розроблений алгоритм адаптивного розсічення при раціональних параметрах дозволив зменшити кількість шарів побудови при забезпеченні заданих вимог щодо допустимих відхилень від правильної форми поверхонь. Дослідження виконувалося з використанням системи "Технологічна підготовка матеріалізації складних виробів адитивними методами" розробленої на кафедрі «Інтегровані технології машинобудування» НТУ«ХПІ».