Analysis of FDM-3D printing process parameters for PLA and ABS by CCD method

Abstract

The Fused Deposition Modeling (FDM) 3D printing process is widely used for prototyping in manufacturing due to its ability to produce complex parts quickly and at a low cost. This research aims to analyze the effects of parameters for the Fused Deposition Modeling Process and analyze the appropriate parameter values ​​for printing parts with PLA and ABS materials are layer thickness (LH), printing speed (SP), nozzle temperature (TP), and wall thickness (TW) with the central component design (CCD) method of experiments. to control the tolerance value to be within Fit & Tolerance using the case study parts are shoulder pins with diameter tolerances of 20.008 mm to 20.021 mm and tolerances of 19.947 mm to 19.980 mm. The length of the pin has tolerances of 50.00 to 50.10 mm. The results of parameter optimization for printing parts with PLA material showed that the part size had a tolerance greater than the specified tolerance coordinate value at 0.065 mm. For ABS material, parameter optimization helped keep the dimensional deviation within the specified tolerance, making it applicable for producing high-quality parts that meet the required specifications. To achieve the best results, allowing the printer to rest for at least 10 minutes before the next print is recommended.

กระบวนการพิมพ์สามมิติแบบหลอมละลายเส้นใย (FDM) ได้รับความนิยมอย่างมากในการขึ้นรูปชิ้นส่วนเพื่อใช้เป็นต้นแบบในการผลิต เนื่องจากสามารถผลิตชิ้นส่วนที่มีรูปทรงซับซ้อนได้อย่างรวดเร็วและมีต้นทุนการผลิตที่ต่ำ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อวิเคราะห์ผลกระทบของพารามิเตอร์ในกระบวนการพิมพ์สามมิติแบบหลอมละลายเส้นใย (FDM) และวิเคราะห์ค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมสำหรับการพิมพ์ชิ้นส่วนด้วยวัสดุ PLA และ ABS ได้แก่ความหนาชั้น (LH), ความเร็วในการพิมพ์ (SP), อุณหภูมิหัวฉีด (TP) และความหนาผนัง (TW) ด้วยการออกแบบการทดลองวิธีส่วนประสมกลาง (CCD) เพื่อควบคุมค่าพิกัดความเผื่อให้อยู่ในค่าพิกัดที่กำหนด โดยใช้ชิ้นส่วนกรณีศึกษาคือ สลักพินแบบมีบ่า ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมีค่าพิกัดความเผื่อ 20.008 มม. ถึง 20.021 มม. และค่าพิกัดความเผื่อ 19.947 มม. ถึง 19.980 มม. ส่วนความยาวของสลักมีค่าพิกัดความเผื่อ 50.00 ถึง 50.10 มม. ผลลัพธ์การปรับพารามิเตอร์ที่เหมาะสมในการพิมพ์ชิ้นส่วนด้วยวัสดุ PLA พบว่าขนาดของชิ้นส่วน มีค่าความคลาดเคลื่อนมากกว่าค่าพิกัดที่กำหนด 0.065 มม. สำหรับวัสดุ ABS พบว่าการปรับค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสมช่วยให้ค่าความคลาดเคลื่อนอยู่ในค่าพิกัดที่กำหนด ซึ่งสามารถประยุกต์ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนที่มีคุณภาพตามข้อกำหนด และเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด ควรพักเครื่องพิมพ์อย่างน้อย 10 นาทีก่อนการพิมพ์ครั้งต่อไป