Integration of a needle valve mechanism with cura slicing software for improved retraction in pellet-based material extrusion
Notice bibliographique
Résumé
Fused granular fabrication (FGF) is a cost-effective and increasingly popular additive technology that enables the production of parts using a wide range of exotic materials that are not typically available with material extrusion additive manufacturing. This paper presents a novel needle valve approach for flow control in a FGF system that uses flexibly connected screw extruders. The addition of a needle valve to the existing system allows complex travel moves to be performed without stringing, greatly increasing the available part complexity of the printer. The needle valve is actuated by one of the 3D printer’s extruder stepper motors and can be controlled by g-code generated by off-the shelf slicer software. This paper also proposes a mathematical model for predicting the oozing volume of the valve, which is the small quantity of material that escapes through the nozzle during valve actuation. This model is important for calibration and g-code generation, which could be integrated with commercial slicers to use this needle valve design without writing custom code. The model is tested experimentally, and results show a strong correlation between predicted and measured oozing volumes. The performance of the valve is also characterized in terms of flow rate versus needle position. Experiments showed that the needle stroke (the vertical distance that the needle travels between open and closed states of the needle valve) is the most important parameter in minimizing oozing. An optimized stroke of 0.4 mm was used, with a maximum flow rate of 346 mm3/min when using a nozzle inner bore diameter of 0.8 mm. Using the optimized valve parameters, parallel cube structures were printed to demonstrate the reduction of stringing, along with various demonstration parts including a 3Dbenchy benchmark print and a soft robotic actuator. Overall, this study demonstrates that needle valves present a reliable and low-cost approach for controlling the flow of polymer in FGF systems with a remotely connected screw extruder.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,002 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».