A study of the influence of external factors on the temperature control process of a 3D printer head in FDM technology

• Autorzy: Grolik Robert , Góra Michał , Góra Mateusz , Dyląg Mateusz

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2021.11.23

Warianty tytułu

PL

Badanie wpływu czynników zewnętrznych na proces regulacji temperatury głowicy drukarki 3D w technologii FDM

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the research presented in this article is to examine the influence of measurable external parameters and non-directly measurable disturbances on the amount of thermal energy emitted by the printer head. The research took into account the influence of the temperature inside the printer chamber and the plasticizing temperature of the material in the head on the amount of electricity consumed when controlling the temperature with the PID algorithm with parameters ensuring the value of the control error below 3°C. The summary presents a generalized level of influence of individual parameters, which gives clear indications which of them should be taken into account and measured during the construction of complex temperature regulators for 3D printers (concerns project no. POIR.01.01.01-00-2064/15).

PL

Celem badań przedstawionych w artykule jest zbadanie wpływu mierzalnych parametrów zewnętrznych oraz nie-wprost mierzalnych zakłóceń na ilość oddawanej przez głowicę drukarki energii cieplnej. W badaniach uwzględniony został wpływ temperatury wewnątrz komory drukarki i temperatury uplastyczniania materiału w głowicy na ilość zużywanej energii elektrycznej przy regulacji temperatury algorytmem PID o parametrach zapewniających wartość błędu regulacji poniżej 3°C. W podsumowaniu przedstawiono uogólniony poziom wpływu poszczególnych parametrów, co daje wyraźne wskazówki, które z nich należy uwzględnić oraz opomiarować podczas budowy pełnych regulatorów temperatury dla drukarek 3D (dot. projektu nr POIR.01.01.01-00-2064/15).

Słowa kluczowe

EN

additive manufacturing; 3d printing; FDM technology; temperature regulation

PL

wytwarzanie addytywne; druk 3d; technologia FDM; regulacja temperatury

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 97, nr 11
• Strony: 128--131
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Grolik Robert

• AGH University of Science and Technology in Krakow, Department of Manufacturing Systems, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

• https://orcid.org/0000-0001-8382-0490

autor

Góra Michał

• AGH University of Science and Technology in Krakow, Department of Manufacturing Systems, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

• https://orcid.org/0000-0001-8680-5675

autor

Góra Mateusz

• Cracow University of Technology, Department of Materials Science, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków

• https://orcid.org/0000-0002-0028-5312

autor

Dyląg Mateusz

• Cracow University of Technology, Department of Materials Science, al. Jana Pawła II 37, 31-864 Kraków

• https://orcid.org/0000-0002-6916-4228

Bibliografia

• [1] Budzik G. Siemiński P., Techniki przyrostowe. Druk Drukarki 3D (2015), wyd. Wydanie I, Warszawa: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• [2] Liou Frank W., Rapid Prototyping and Engineering Applications: A Toolbox for Prototype Development (Mechanical Engineering) (2007), „CRC Press; 1st edition”.
• [3] Website of a manufacturer of 3D printing materials https://eu.polymaker.com (Access: 22.04.2021)
• [4] Nieciąg H., Kudelski R., Dudek P., Cieślik J., An exploratory study on the accuracy of parts printed in FDM processes from novel materials., Acta Mechanica et Automatica, 2020 vol. 14 no. 1, p. 59–68.
• [5] Grolik R., Duraj R., Sterowanie wielkogabarytową drukarką 3D z uwzględnieniem innowacyjnego układu ekstruzji i wielostrefowego systemu podgrzewania, 2017
• [6] Loncierz D., Kajzer W., Influence of 3D printing parameters in the FDM technology on mechanical and utility properties of objects made of PLA – in Polish, Aktualne Problemy Biomechaniki, (2016), No. 10, p. 43–48
• [7] Dudek P., Zagórski K., Cost, resources, and energy efficiency of Additive Manufacturing, E3S Web of Conferences, (2017) ISSN 2267-1242, 14, p. 1–8.
• [8] Blok L. G., Longana M. L., Yu H., Woods B. K. S., An investigation into 3D printing of fibre reinforced thermoplastic, Additive Manufacturing (2018), 22, p. 176–186.
• [9] Dougles T. S., Gilbert S.W., Costs and Cost Effectiveness of Additive Manufacturing, NIST Special Publication 1176 (2014)
• [10] Jerez-Mesa R., Gomez-Gras G., Travieso-Rodriguez J.A., Garcia-Plana V., A comparative study of the thermal behavior of three different 3D printer liquefiers, Mechatronics 1-9, 2017
• [11] Pollarda D., Warda C., Herrmanna G., Etchesa J., Filament Temperature Dynamics in Fused Deposition Modelling and Outlook for Control, Procedia Manufacturing 11, 536 – 544, 2017
• [12] Stewart S. R., Wentz J. E. and Allison J. T., Experimental and Computational Fluid Dynamic Analysis of Melt Flow Behavior in Fused Deposition Modelling of Poly (lactic) Acid, in ASME 2015 International Mechanical Engineering Congress and Exposition, 2015

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).