Исследование метода Тагути на основе прочностных свойств при растяжении деталей из PLA, изготовленных методом 3D-печати по технологии FDM

При трехмерной (3D) печати методом послойного наплавления (FDM) на изготовленную деталь существенно влияют параметры процесса; поэтому для улучшения характеристик конечного изделия эти параметры необходимо выбирать надлежащим образом. В связи с этим в настоящей работе экспериментально и статистически исследовано влияние различных параметров печати, а именно ориентации построения, ориентации растра, диаметра сопла, температуры экструдера, плотности заполнения, количества оболочек и скорости экструзии, на предел прочности при растяжении деталей, изготовленных из полилактидной (PLA) нити. На основе дробного факторного плана смешанного типа Тагути были проведены 18 экспериментов. Образцы из PLA напечатали на 3D-принтере FDM и испытали на растяжение с использованием универсальной испытательной машины. Затем оптимальное сочетание параметров выбрали с помощью отношения сигнал/шум (S/N), а дисперсионный анализ (ANOVA) использовали для выявления значимых параметров и оценки их влияния на прочность при растяжении. Кроме того, была разработана линейная регрессионная модель для прогнозирования прочности напечатанных деталей при растяжении. Результаты показали, что прочность деталей зависит от выбранных параметров процесса; статистически значимыми и оказывающими существенное влияние на результат оказались только три параметра: ориентация построения (на ребре), диаметр сопла (0,5) и плотность заполнения (100%). Наибольшее влияние на прочность при растяжении оказала ориентация построения (44,68%). Наконец, подтверждающее испытание показало хорошее согласие между экспериментальными и статистическими данными.