Strain optical analysis of 3D printing elements in different additive technologies in comparison with the finite element method

• Autorzy: Kluska E. , Gruda P. , Majca-Nowak N.

Warianty tytułu

PL

Optyczna analiza odkształceń elementów wydrukowanych 3D w wybranych technologiach przyrostowych w porównaniu do metody elementów skończonych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Research included in this article were conducted with a project: ‘Additive technology used in conduction with optical methods for rapid prototyping of 3D printed models’. In this article intellectualized three various 3D printing technologies: Fused Deposition Modelling (FDM), Selective laser Sintering (SlS) and Material Jetting (PolyJet). Also, there was presented theory of digital Image correlation (DIC) as an optical method for strain analysis. The limitations of DIC system have been tested and detected. The test result for DIC system were shown for each method of additive technologies and the results were compared to Finite Element Method (FEM). Test specimens were printed in selected technologies for reference. DIC system has been used for displacement state in loaded objects. The last paragraph contains both summary and tests results.

PL

W niniejszym artykule przedstawiono prace wykonane w ramach projektu „Wykorzystanie metod druku 3D (rapid prototyping) w połączeniu z badaniami optycznymi do szybkiego optymalizowania przestrzennych modeli wykonanych w technologii przyrostowej”. Artykuł rozpoczyna się od przedstawienia trzech wybranych technologii drukowania 3D: Fused Deposition Modeling (FDM), Selective Laser Sintering (SLS) oraz Material Jetting(PolyJet). W wybranych technologiach zostały wydrukowane testowe próbki referencyjne. Następnie opisano teorię dotyczącą cyfrowej korelacji obrazu DIC jako optycznej metody analizy odkształceń. W pracy przedstawiono wyniki testowania wybranych technologii druku 3D za pomocą systemu cyfrowej korelacji obrazu w porównaniu do metody elementów skończonych MES. Przetestowano również ograniczenia systemu DIC. Cyfrowa korelacja obrazu użyta jest do analizy stanu przemieszczeń w rzeczywistych obiektach poddanych obciążeniu. Artykuł zakończono podsumowaniem zawierającym wnioski oraz omówienie otrzymanych wyników.

Słowa kluczowe

EN

additive technology; 3D printing; digital image correlation; finite element method

PL

druk 3D; cyfrowa korelacja obrazu; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Transactions on Aerospace Research
• Rocznik: 2018
• Tom: Nr 3 (252)
• Strony: 51--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kluska E.

• Aviation Systems, Engineering Design Center, Al. Krakowska 110/114, 02-256 Warsaw, Poland

autor

Gruda P.

• Aviation Systems, Engineering Design Center, Al. Krakowska 110/114, 02-256 Warsaw, Poland

autor

Majca-Nowak N.

• Aviation Systems, Engineering Design Center, Al. Krakowska 110/114, 02-256 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Kluska E., Gruda P. The accuracy and the printing resolution comparison of different 3D printing technologies. Warsaw: Institute of Aviation, 2017.
• [2] MESOCOS. DIC Measurements in Engineering Aapplications. [Online] http://imagecorrelation.com/assets/files/MESOCOS-dIc.pdf.
• [3] Chu T. C., Ranson W. F., Sutton M. A., Peters W. H. Application of digital-image-correlation techniques to experimental mechanics. Experimental Mechanics. 1985, 25(3), 232-244.
• [4] Lutowski Z., Marciniak B., Marciniak T., Bujnowski S. Precision of sub-pixel image displacement measurements. Journal of Machine Construction and Maintenance. 107, 4/2017, ISSN 1232-9312.
• [5] Brebbia C. A., Klemm A. Digital Image Correlation set-up. Materials characterisation VI: Computational Methods and Experiments. Southampton: WIT Press, 2013.
• [6] Saouma V., Cintron R. Strain Measurements with the Digital Image Correlation System Vic-2D. Mayaguez: university of Puerto Rico, 2008.
• [7] Amir M. Mirzendehdel, Krishnan Suresh, A Hands-on Introduction to Topology Optimization, Paperback, Academic Press, September 2017.
• [8] D. Chambers, Digital Image Correlation: Advanced Methods and Applications (Materials Science and Technologies), Nova Science Pub Inc, June 2017.
• [9] Bibus Menos - FDM, PolyJet, SLS, DMLS - technology, materials, 3d printers. [Online] https://www.bibusmenos.pl/oferta/drukarki-3d/.
• [10] CadXpert - 3d printing technology and printer in FDM, SLA, SLS and Material Jetting. [Online] http://www.cadxpert.com.pl/.
• [11] Rabbit Form - Article about 3D printing. [Online] .
• [12] GOM Application example: Material testing; Material properties: Improved Determination of yield stress for sheet metal materials. [Online] www.lenso.com.pl/.
• [13] KSMVision - The article about Digital Image Correlation - optical measurements. [Online] http://ksmvision.pl/cyfrowa-korelacja-obrazu/.
• [14] Burzyńska-Szkoda K. Analysis of the displacements and deformations recorded with the use of Digital Image Correlation on the surfaces of selected machine elements [Online] www.biomech.pwr.wroc.pl/.../Instrukcja-ćwiczenie-1-cyfrowa-korelacja-obrazu-1.pdf.
• [15] The 3D printing is more accurate than you think. [Online] http://swiatdruku3d.pl/druk-3ddokladniejszy-niz-myslisz/?_sm_nck=1 .
• [16] Make beautiful 3D prints understanding the layer thickness. [Online] https://www.sculpteo.com/blog/2015/07/29/make-beautiful-3d-prints-understanding-the-layer-thickness/

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).