Досвід впровадження в учбовий процес сучасних технологій FDM 3D друку

Abstract

Однією з найбільш поширених технологій адитивного виробництва є моделювання методом пошарового наплавлення Fused Deposition Modeling. В якості матеріалів для друку використовуються як стандартні матеріали, так і матеріали з покращеними характеристиками та композитні матеріали. Серед сфер застосування FDM друку основними є швидке прототипування а також дрібносерійне та серійне виробництво. Робота присвячена впровадженню технології FDM 3D друку в учбовий процес підготовки здобувачів освіти за спеціальністю 141 "Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка". Здійснено дослідження особливостей технології адитивного виробництва деталей електротехнічних пристроїв методом FDM друку. Виконаний друк деталей чотирьох типорозмірів із використанням пластиків акрилонітрил-бутадієн-стирол ABS+ та полілактид PLA, а саме каркасів трансформаторів струму у кількості 110 штук та корпусів датчиків у кількості 100 штук. Для друку використовувався FDM 3D принтер з кінематичною схемою XZ Head Y Bed з відкритою робочою камерою. Наведений аналіз дефектів готових виробів, основними дефектами є відхилення реальних розмірів та геометричної форми готових виробів. Розглянуті шляхи запобігання виникненню цих дефектів, а саме корекція розмірів моделі на етапі підготовки моделі до друку, мінімізація щільності заповнення моделі, використання країв в моделях, встановлення оптимальної температури робочої платформи та одночасний друк декількох виробів. Результати дослідження особливостей технології виробництва деталей електротехнічних пристроїв шляхом FDM друку дозволили розробити комплекс лабораторних робіт, присвячених вивченню основ сучасних технологій адитивного виробництва для здобувачів освіти спеціальності 141 "Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка".Fused Deposition Modeling is an additive manufacturing technology where a temperature-controlled head extrudes a thermoplastic material onto a build platform in a predetermined path. Standard, advanced thermoplastics and composites are used for printing. Among the areas of application for FDM printing, the main ones are rapid prototyping, as well as small-scale and batch production. The purpose of the work is the implementation of FDM 3D printing technology in the educational process of students in specialty 141 "Electroenergy, electrotechnics and electromechanics". The features of the technology of additive manufacturing of electrical apparatuses parts by the method of FDM printing have been investigated. Parts of four standard sizes were printed using ABS + and PLA plastics, namely, current transformer carcasses in the amount of 110 pieces and sensor bodies in the amount of 100 pieces. For printing, an FDM 3D printer was used built on the XZ Head Y Bed kinematic scheme with an open working chamber. The analysis of defects in finished products was carried out, which showed that the main defects are deviations of the actual dimensions and geometric shape of the finished products. Ways to prevent the occurrence of these defects are considered, namely, correcting the size of the model at the stage of preparing the model for printing, minimizing the filling density of the model, using brims in models, setting the optimal temperature of the working platform and simultaneously printing several products. The results of the study of features of the technology of additive manufacturing of electrical apparatuses parts by the method of FDM printing made it possible to develop a set of laboratory works for students of the specialty 141 "Electroenergy, electrotechnics and electromechanics".