astАрхитектура, строительство, транспортArchitecture, Construction, Transport2782-232X2713-0770Industrial University of Tyumen10.31660/2782-232X-2024-3-111-119ast-173Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGНекоторые аспекты повышения качества изделий, получаемых методом аддитивных технологийAspects of improving the quality of products manufactured by additive technologieshttps://orcid.org/0000-0003-2988-5765СтариковА. И.StarikovA. I.

Стариков Александр Иванович, старший преподаватель кафедры технологии машиностроения

Тюмень

Aleksandr I. Starikov, Senior Lecturer in the Department of Mechanical Engineering Technology

Tyumen

starikovaav@tyuiu.ruhttps://orcid.org/0009-0007-3108-3127ГубенкоА. С.GubenkoA. S.

Губенко Арсений Сергеевич, заведующий лабораторией кафедры технологии машиностроения

Тюмень

Arseniy S. Gubenko, Head of the Laboratory in the Department of Mechanical Engineering Technology

Tyumen

gubenkoas@tyuiu.ruhttps://orcid.org/0009-0002-4658-4921ПермяковМ. А.PermyakovM. A.

Пермяков Михаил Александрович, доцент кафедры технологии машиностроения

Тюмень

Mikhail A. Permyakov, Associate Professor in the Department of Mechanical Engineering Technology

Tyumen

permjakovma@tyuiu.ruhttps://orcid.org/0009-0003-1184-281XСоловьевВ. М.SolovievV. M.

Соловьев Василий Михайлович, доцент кафедры технологии машиностроения

Тюмень

Vasily M. Soloviev, Associate Professor in the Department of Mechanical Engineering Technology

Tyumen

solovjovvm@tyuiu.ruhttps://orcid.org/0009-0005-6927-7491ЦыгановаА. А.TsyganovaA. A.

Цыганова Алена Александровна, магистр кафедры технологии машиностроения

Тюмень

Alena A. Tsyganova, Master

Tyumen

tsyganovaaa@tyuiu.ruТюменский индустриальный университетРоссияIndustrial University of TyumenRussian Federation20242809202403111119Copyright © Стариков А.И., Губенко А.С., Пермяков М.А., Соловьев В.М., Цыганова А.А., 20242024Стариков А.И., Губенко А.С., Пермяков М.А., Соловьев В.М., Цыганова А.А.Starikov A.I., Gubenko A.S., Permyakov M.A., Soloviev V.M., Tsyganova A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ast.tyuiu.ru/jour/article/view/173

Аддитивные технологии находят все более широкое применение в различных сферах повседневной жизни и отраслях экономики. Однако аспекты технологического обеспечения различных параметров точности изделий, получаемых методами трехмерной печати, на сегодняшний день изучены недостаточно. В рамках данной работы рассмотрен подход, в котором проблемы обеспечения требуемых выходных характеристик изделий исследуются комплексно: с позиций оборудования, технологических режимов и самого рабочего процесса. В качестве инструментов для исследования использовались методы управления качеством, методы математической статистики, а также частотный анализ. В ходе экспериментальных исследований были напечатаны партии деталей. В дальнейшем производилось измерение и анализ параметров их точности. Также рассматривался вопрос влияния резонансных частот колебаний элементов принтера на выходные параметры процесса печати. Было доказано, что устранение данных частот посредством настройки приводов оборудования повышает точность получаемых изделий. В дальнейшем планируется изучить влияние режимов печати на точность изделий и параметры колебательных процессов в элементах принтера. Это даст возможность более эффективно осуществлять технологическую подготовку производства изделий рассматриваемого класса.

Today, additive technologies are common used in different areas of human life and economics. However, the aspects of technological support for various parameters of accuracy in products obtained with 3D printing are not yet fully understood. This study investigates the problems of ensuring the required output products’ characteristics through a comprehensive approach, considering equipment, technological modes, and the work process itself. The study employed quality management methods, mathematical statistics, and frequency analysis as research tools. During experimental studies, batches of parts were printed. The parameters of the part accuracy were then measured and analyzed. The authors also examined the issue of printer elements’ resonant vibrations frequencies on the printing process output parameters. The study demonstrated that eliminating these frequencies by tuning equipment drives improves the accuracy of the resulting products. Further research will explore the impact of printing modes on the accuracy of products and the parameters of vibrational processes in printer elements. Obtaining this data will allow for more efficient technological preparation of the production of this class of products.

трехмерная печатьаддитивные технологиираспечатанные изделиярежимы печатипоказатели качестваповерхностный слой3D printingadditive technologiesprinted productsprinting modesquality indicatorssurface layerReferencesКуликов М. Ю., Ларионов М. А., Гусев Д. В., Шевчук Е. О. Улучшение шероховатости поверхностей деталей из полимерных материалов, полученных с помощью аддитивных технологий. Вестник Брянского государственного технического университета. 2021;(7):12–18. https://doi.org/10.30987/1999-8775-2021-7-12-18Kulikov M., Larionov M., Gusev D., Shevchuk E. Surface roughness improvement of parts made of polymeric materials obtained by means of additive technologies. Bulletin of Bryansk State Technical University. 2021;(7):12– 18. (In Russ.) https://doi.org/10.30987/1999-8775-2021-7-12-182.Торубаров И. С., Битюшкова А. А. Кинематические системы перемещения печатающей головки 3D-принтера. Аддитивные технологии. 2020;(2):8–10. Режим доступа: https://additiv-tech.ru/publications/kinematicheskie-sistemy-peremeshcheniya-pechatayushchey-golovki-3d-printera.html.Torubarov I. S., Bityushkova A. A. Kinematic systems for 3D printer printhead movement. Additivnye tekhnologii. 2020;(2):8–10. (In Russ.) Available at: https://additiv-tech.ru/publications/kinematicheskie-sistemyperemeshcheniya-pechatayushchey-golovki-3d-printera.html.Безъязычный В. Ф. Метод подобия в технологии машиностроения. Москва: Машиностроение; 2012. 317 c.Bezyazychnyy V. F. Similarity method in mechanical engineering technology. Moscow: Mashinostroenie; 2012. (In Russ.)Кабалдин Ю. Г., Шатагин Д. А., Аносов М. С., Клочкова Н. С., Давыдов А. М. Повышение механических свойств материалов, полученных аддитивным электродуговым выращиванием. Вестник машиностроения. 2024;103(2):148–153. https://doi.org/10.36652/0042-4633-2024-103-2-148-153Kabaldin Yu. G., Shatagin D. A., Anosov M. S., Klochkova N. S., Davydov A. M. Improving the mechanical properties of materials produced by wire arc additive manufacturing. Russian Engineering Research. (In Russ.) 2024;44:528–533. https://doi.org/10.3103/S1068798X24700606Суслов А. Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. Москва: Машиностроение; 2000. 320 с.Suslov A. G. Surface layer quality of machine parts. Moscow: Mashinostroenie; 2000. (In Russ.)Симонов А. М., Остапчук А. К., Овсянников В. Е. Основы обеспечения качества поверхности деталей машин с использованием динамического мониторинга. Курган: Курганский государственный университет; 2010. 118 с.Simonov A. M., Ostapchuk A. K., Ovsyannikov V. E. Fundamentals of surface quality assurance for machine parts using dynamic monitoring. Kurgan: Kurgan State University; 2010. (In Russ.)Дунин-Барковский И. В., Карташова А. И. Измерение и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. Москва: Машиностроение; 1978. 232 с.Dunin-Barkovsky I. V., Kartashova A. I. Measurement and analysis of surface roughness, waviness, and out-ofroundness. Moscow: Mashinostroenie; 1978. (In Russ.)Заковоротный В. Л., Лукьянов А. Д., Нгуен Донг Ань, Фам Динь Тунг. Синергетический системный синтез управления динамикой металлорежущих станков с учетом эволюции связей. Ростов-на-Дону: Донской государственный технический университет; 2008. 324 с.Zakovorotnyy V. L., Luk'yanov A. D., Nguen D. A., Fam D. T. Synergetic system synthesis of metal cutting machine tool dynamics control considering the evolution of relationships. Rostov-on-Don: Don State Technical University; 2008. (In Russ.)Безъязычный В. Ф., Тимофеев М. В., Фоменко Р. Н., Киселев Э. В. Анализ используемых методик для назначения режимных условий процесса резания. Технология металлов. 2017;(12):2–10.Bezyazychnyy V. F., Timofeev M. V., Fomenko R. N., Kiselev E. V. Analysis of used procedures for purpose of regime conditions of cutting process. Tehnologia Metallov. 2017;(12):2–10. (In Russ.)Овсянников В. Е., Шпитко Г. Н., Васильев В. И. Технические и инженерно-психологические основы проектирования машин. Курган: Курганский государственный университет; 2014. 115 с.Ovsyannikov V. E., Shpitko G. N., Vasil'ev V. I. Technical and engineering-psychological principles of machine design. Kurgan: Kurgan State University; 2014. (In Russ.)Остапчук А. К., Овсянников В. Е. Синергетический подход к определению отклика технологической системы на внешнее воздействие. Вестник Уральского государственного университета путей сообщения. 2011;(3):36–41.Ostapchuk A. K., Ovsyannikov V. E. Synergetic approach to the detection of technological system response on external action. Herald of the Ural State University of Railway Transport. 2011;(3):36–41. (In Russ.)Овсянников В. Е., Васильев В. И. Экспертная система проектирования технологического оборудования. Инженерный вестник Дона. 2015;(1-1):19. Режим доступа: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/ n1y2015/2765.Ovsyannikov V. E., Vasilyev V. I. Expert system of design of processing equipment. Ingineering Journal of Don. 2015;(1-1):19. (In Russ.) Available at: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2015/2765.Квитко А. В., Симонова А. С., Буза Е. Л. Особенности построения моделей 3D-печати на различном программном обеспечении. Инновации и инвестиции. 2024;(4):391–393. Режим доступа: https://www.innovazia.ru/upload/iblock/134/0odigvm8037fm1avvs3jxdwdf0ar8ae7/%E2%84%964%202024%20%D0%98%D0%B8%D0%98.pdf.Kvitko A. V., Simonova A. S., Buza E. L. Features of building 3D printing models using various software. Innovatsii i investitsii. 2024;(4):391–393. (In Russ.) Available at: https://www.innovazia.ru/upload/iblock/134/0odigvm8037fm1avvs3jxdwdf0ar8ae7/%E2%84%964%202024%20%D0%98%D0%B8%D0%98.pdf.Чабаненко А. В. Моделирование поведения экструдера в классической трехосевой аддитивной установке. В сб.: Математические методы и модели в высокотехнологичном производстве. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения; 2023. С. 288– 290. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=66343834&pff=1.Chabanenko A. V. Modeling extruder behavior in a classical three-axis additive setup. In: Matematicheskie metody i modeli v vysokotekhnologichnom proizvodstve. Saint Petersburg: Saint-Petersburg State University of Aerospace Instrumentation; 2023. P. 288–290. (In Russ.) Available at: https://elibrary.ru/item.asp?id=66343834&pff=1.Овсянников В. Е., Шпитко Г. Н. Основы проектирования и конструирования машин. Курган: Курганский государственный университет; 2012. 75 с. Режим доступа: http://dspace.kgsu.ru/xmlui/bitstream/handle/123456789/3873/Овсянников-ВЕ_2012_УП.pdf?sequence=1&isAllowed=y.Ovsyannikov V. E., Shpitko G. N. Fundamentals of machine design and construction. Kurgan: Kurgan State University; 2012. (In Russ.) Available at: http://dspace.kgsu.ru/xmlui/bitstream/handle/123456789/3873/Овсянников-ВЕ_2012_УП.pdf?sequence=1&isAllowed=y.Остапчук А. К., Рогов Е. Ю., Овсянников В. Е. Метод оценки погрешности формы деталей гидравлических систем транспортных машин. Транспорт Урала. 2011;(2):38–40. Режим доступа: https://elibrary.ru/nwgzdp.Ostapchuk A. K., Rogov E.Yu., Ovsyannikov V. E. Application of random processes' theory for modeling of surface quality parameters of cars' transmission parts. Transport of the Urals. (In Russ.) 2011;(2):38–40. Available at: https://elibrary.ru/nwgzdp.Овсянников В. Е., Кузнецова Е. М., Некрасов Р. Ю., Тицкая С. Ю. Разработка математической модели колебательных процессов при токарной обработке материалов с обратным распределением твердости. Архитектура, строительство, транспорт. 2024;2:105–113. https://doi.org/10.31660/2782-232X-2024-2-105-113Ovsyannikov V. E., Kuznetsova E. M., Nekrasov R. Y., Titskaja S. Y.. Development of mathematical model of oscillatory processes at turning of materials with reverse hardness distribution. Architecture, Construction, Transport. 2024;2:105-113. (In Russ.) https://doi.org/10.31660/2782-232X-2024-2-105-113Некрасов Р. Ю., Темпель Ю. А. Автоматизированная коррекция управляющих программ для станков с ЧПУ по трансформируемой CAD-модели маложесткой заготовки в рамках технической подготовки производства. Вестник МГТУ «Станкин». 2021;1:35–40. Режим доступа: https://elibrary.ru/miqher.Nekrasov R. Yu., Tempel Yu. A. Automated correction of control programs for CNC machines using a transformable CAD model of a low-rigidity workpiece as part of technical preparation for production. Vestnik MSTU «Stankin». 2021;1:35–40. (In Russ.) Available at: https://elibrary.ru/miqher.Proskuryakov N. A., Nekrasov R. Yu., Starikov A. I., Solov’ev I. V., Barbyshev B. V., Tempel’ Yu. A. Fuzzy Controllers in the Adaptive Control System of a CNC Lathe. Russian Engineering Research. 2018:38(3):220–222. https://doi.org/10.3103/S1068798X18030188Proskuryakov N. A., Nekrasov R. Yu., Starikov A. I., Solov’ev I. V., Barbyshev B. V., Tempel’ Yu. A. Fuzzy Controllers in the Adaptive Control System of a CNC Lathe. Russian Engineering Research. 2018:38(3):220–222. https://doi.org/10.3103/S1068798X18030188Пичурин И. И., Блинов Д. В. Управление качеством промышленных услуг. Екатеринбург: Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина; 2016. 106 с. Режим доступа: https://elar.urfu.ru/handle/10995/41205.Pichurin I. I., Blinov D. V. Quality management of industrial services. Yekaterinburg: Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin; 2016. (In Russ.) Available at: https://elar.urfu.ru/handle/10995/41205.Остапчук А. К., Овсянников В. Е. Научные основы обеспечения шероховатости поверхности на базе анализа случайных процессов. Курган: Курганский государственный университет; 2012. 196 с.Ostapchuk A. K., Ovsyannikov V. E. Scientific bases of providing surface roughness on the basis of analysis of random processes. Kurgan: Kurgan State University; 2012. (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.