تخمين زمان ساخت در فرآيندهاي ساخت افزودني بر مبناي جهت گيري قطعه

Build Time Estimation in Additive Manufacturing Processes based on Part Orientations

يكي از مهمترين عواملي كه در ساخت قطعات با روش ساخت افزودني بايد مورد توجه قرار گيرد، الگوي جهت گيري ساخت قطعه است. جهت گيري ساخت قطعه در فرآيندهاي ساخت افزودني بر روي خواص قطعه از جمله صافي سطح، استحكام قطعه، زمان ساخت و مقدار مواد تكيه گاهي مورد استفاده تاثيرگذار است. در اين بين زمان ساخت قطعه يكي از مهمترين عوامل در تعيين جهت گيري بهينه قطعات است. در اين مقاله روشي جديد براي تخمين زمان ساخت قطعه در فرآيندهاي ساخت افزودني ارائه ميشود كه ميتواند زمان تخميني ساخت قطعه در جهت گيري هاي مختلف را محاسبه كند. بر اساس روش پيشنهادي، رابطه اي كاربردي بر اساس تعداد لايه ها و مقدار مواد تكيه گاهي استخراج ميگردد. روش ارائه شده علاوه بر كاهش هزينه هاي محاسباتي نسبت به روش هاي پيشين، روشي كارآمد براي تعيين جهت گيري بهينه قطعات نيز ميباشد. در پايان، به منظور نمايش توانايي و همچنين صحت سنجي روش پيشنهادي، زمان ساخت يك قطعه در دو نوع جهت گيري مختلف بر اساس روش پيشنهادي تخمين زده ميشود و با نتايج حاصل از شبيه سازي فرآيند در نرم افزارهاي منكاتي و رپتيرهاست مقايسه ميشود. ميانگين خطاي نسبي روش پيشنهادي در جهت گيري نوع اول در مقايسه با نرم افزارهاي منكاتي و رپتيرهاست به ترتيب برابر 5 و 9 درصد و در جهت گيري نوع دوم 7 و 8 درصد ميباشد. همچنين سرعت محاسبه نتايج براي قطعه مورد مطالعه با استفاده از روش پيشنهادي به ترتيب حدود 100 و 140 برابر سريع تر از نرم افزارهاي رپتيرهاست و منكاتي است.

The orientation of a part in the additive manufacturing process is one of the most important factors that should be considered in the additive manufacturing process. In the additive manufacturing process, the part orientation factor can significantly affect the part properties such as the surface roughness, strength, the manufacturing time and amount of support materials. The manufacturing time is a key factor that can influence the total production cost. Therefore, to minimize the manufacturing time, the optimum orientation of parts should be determined. In this paper, a new method is introduced to estimate the build time of the parts through the additive manufacturing process. According to the proposed method, a practical equation is extracted to estimate the build time of the parts with regard to the number of layers and the amount of support materials. The method is capable of estimating the build time of a part associated to the part orientations. The efficiency of the proposed method is demonstrated through a case study in two different types of orientation, and the computational results are compared with the obtained results from the simulations in MankatiUM V5.3 and Repetier-Host software. The average of proposed method relative error in the first type of orientation in comparison with MankatiUM and Repetier-Host software results are, respectively, 5 and 10 percent and for the second type of orientation are 7 and 8 percent. Moreover, calculation cost of proposed method is 140 and 100 times faster than MankatiUM and Repetier-Host software, respectively.