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Enregistrement W4389890004 · doi:10.3390/s23249833

Design of Experiments to Compare the Mechanical Properties of Polylactic Acid Using Material Extrusion Three-Dimensional-Printing Thermal Parameters Based on a Cyber–Physical Production System

2023· article· en· W4389890004 sur OpenAlexafffund
Miguel Castillo, Roberto Monroy, Rafiq Ahmad

Notice bibliographique

RevueSensors · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueAdditive Manufacturing and 3D Printing Technologies
Établissements canadiensUniversity of Alberta
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaAlberta Innovates
Mots-clésExtrusionPolylactic acidFused deposition modelingUltimate tensile strength3D printingMaterials scienceComposite materialFactorial experimentDesign of experimentsDeposition (geology)Taguchi methodsMechanical engineeringPolymerComputer scienceEngineeringGeology

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The material extrusion 3D printing process known as fused deposition modeling (FDM) has recently gained relevance in the additive manufacturing industry for large-scale part production. However, improving the real-time monitoring of the process in terms of its mechanical properties remains important to extend the lifespan of numerous critical applications. To enhance the monitoring of mechanical properties during printing, it is necessary to understand the relationship between temperature profiles and ultimate tensile strength (UTS). This study uses a cyber-physical production system (CPPS) to analyze the impact of four key thermal parameters on the tensile properties of polylactic acid (PLA). Layer thickness, printing speed, and extrusion temperature are the most influential factors, while bed temperature has less impact. The Taguchi L-9 array and the full factorial design of experiments were implemented along with the deposited line's local fused temperature profile analysis. Furthermore, correlations between temperature profiles with the bonding strength during layer adhesion and part solidification can be stated. The results showed that layer thickness is the most important factor, followed by printing speed and extrusion temperature, with very close influence between each other. The lowest impact is attributed to bed temperature. In the experiments, the UTS values varied from 46.38 MPa to 56.19 MPa. This represents an increase in the UTS of around 17% from the same material and printing design conditions but different temperature profiles. Additionally, it was possible to observe that the influence of the parameter variations was not linear in terms of the UTS value or temperature profiles. For example, the increase in the UTS at the 0.6 mm layer thickness was around four times greater than the increase at 0.4 mm. Finally, even when it was found that an increase in the layer temperature led to an increase in the value of the UTS, for some of the parameters, it could be observed that it was not the main factor that caused the UTS to increase. From the monitoring conditions analyzed, it was concluded that the material requires an optimal thermal transition between deposition, adhesion, and layer solidification in order to result in part components with good mechanical properties. A tracking or monitoring system, such as the one designed, can serve as a potential tool for reducing the anisotropy in part production in 3D printing systems.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,111
Score d'incertitude au seuil0,478

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,063
Tête enseignante GPT0,247
Écart entre enseignants0,184 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations10
Publié2023
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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