Купить (600 RUB)
сгенерировать QR код
Открытый доступ
Доступ платный или только для Подписчиков
Современное состояние и перспективы развития кинематических схем 3D-принтеров
https://doi.org/10.17587/mau.26.547-555
Аннотация
Представлен анализ различных кинематических схем 3D-принтеров, определяющих, каким образом перемещение моторов будет сказываться на перемещении рабочей каретки относительно изделия. Проведен сравнительный анализ кинематических схем, в результате исследования интегрированы результаты анализа различных источников, полученные в ходе работы выводы обоснованы. Проведено абстрагирование и согласование описаний и визуального представления кинематических схем от классических решений до новых, остающихся в рамках опытного образца. На основании полученных результатов проведено обобщение, позволяющее сделать выводы о тенденциях развития научного направления. Приведены рекомендации к разработке обобщенной математической модели механизма перемещения рабочего инструмента. Практическая значимость работы состоит в улучшении характеристик устройств и качества печати, а также снижении затрат на производство благодаря оптимизации процессов проектирования; кроме того, описание математической модели позволит ускорить создание цифровых двойников и адаптацию устройств к новым технологиям; также результаты исследования могут найти применение для обучения и развития кадров.
Об авторах
А. М. Трубицына
Университет ИТМО
Россия
Россия
А. М. Трубицына, магистрант
г. Санкт-Петербург
К. Ю. Бодров
Университет ИТМО
Россия
Россия
К. Ю. Бодров, зав. лабораторией
г. Санкт-Петербург
Н. Д. Толстоба
Университет ИТМО
Россия
Россия
Н. Д. Толстоба, канд. техн. наук, доц.
г. Санкт-Петербург
Список литературы
1. Pham D. T., Gault R. S. A comparison of rapid prototyping technologies. Int. J. Mach. Tools Manuf., 1998, vol. 38, pp. 1257— 1287, available at: https://doi.org/10.1016/S0890-6955(97)00137-5.
2. Boulaala M., Elmessaoudi D., Buj-Corral I., El Mesbahi J., Ezbakhe O., Astito A., El Mrabet M., El Mesbahi A. Towards design of mechanical part and electronic control of multimaterial/multicolor fused deposition modeling 3D printing, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2020, vol. 110, pp. 45—55, available at: https://doi.org/10.1007/s00170-020-05847-0.
3. Kumar N., Jain P. K., Tandon P., Mohan Pandey P. 3D printing of flexible parts using EVA material, Materials Physics & Mechanics, 2018, vol. 3, pp. 2, available at: http://doi.org/10.18720/MPM.3722018_3
4. Park S. J., Lee J. E., Park J., Lee N. K., Son Y., Park S. H. High-temperature 3D printing of polyetheretherketone products: Perspective on industrial manufacturing applications of super engineering plastics, Materials & Design, 2021, vol. 211, 110163, available at: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.110163.
5. Skrzypczak N. G., Tanikella N. G., Pearce J. M. Open source high-temperature RepRap for 3-D printing heat-sterilizable PPE and other applications, HardwareX, 2020, vol. 8, e00130, available at: https://doi.org/10.1016/j.ohx.2020.e00130.
6. Obi M. U., Pradel P., Sinclair M., Bibb R. A bibliometric analysis of research in design for additive manufacturing, Rapid Prototyping Journal, 2022, vol. 28, no. 5, pp. 967—987, available at: https://doi.org/10.1108/RPJ-11-2020-0291.
7. Kopets E., Karimov A., Scalera L., Butusov D. Estimating natural frequencies of Cartesian 3D printer based on kinematic scheme, Applied Sciences, 2022, vol. 12, no. 9, pp. 4514, available at: https://doi.org/10.3390/app12094514.
8. Avdeev A. R., Shvets A. A., Torubarov I. S. Investigation of kinematics of 3D printer print head moving systems, Proceedings of the 5th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2019), vol. I 5, Springer International Publishing, 2020, pp. 461—471, available at: https://doi.org/10.1007/978-3-030-22041-9_50.
9. Idà E., Nanetti F., Mottola G. An alternative parallel mechanism for horizontal positioning of a nozzle in an FDM 3D printer, Machines, 2022, vol. 10, no. 7, pp. 542, available at: https://doi.org/10.3390/machines10070542.
10. Cheng L. Seamless printing in fused — filament fabrication of additive manufacturing United States Patent US 2023/0012165 A1, 12 January, 2023 [website], available at: https://patents.google.com/patent/US20230012165A1/en (accessed 23.05.2024).
11. Vasquez J., Twigg-Smith H., Tran O'Leary J., Peek N. Jubilee: An extensible machine for multi-tool fabrication, Proceedings of the 2020 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems, 2020, pp. 1—13, available at: https://doi.org/10.1145/3313831.3376425.
12. Bessler N., Ogiermann D., Buchholz M. B., Santel A., Heidenreich J., Ahmmed R., Zaehres H., Brand-Saberi B. Nydus One Syringe Extruder (NOSE): A Prusa i3 3D printer conversion for bioprinting applications utilizing the FRESH-method, HardwareX, 2019, vol. 6, e00069, available at: https://doi.org/10.1016/j.ohx.2019.e00069.
13. Z da V., Belda K. Structure design and solution of kinematics of robot manipulator for 3D concrete printing, IEEE Trans. Autom. Sci. Eng., 2022, vol. 19, no. 4, pp. 3723—3734, available at: https://doi.org/10.1109/TASE.2021.3133138.
14. Clavel R. Device for the Movement and Positioning of an Element in Space. United States Patent US4976582A, 11 December 1990. [website], available at: https://patents.google.com/patent/US4976582A/en (accessed 23.05.2024).
15. Ahlers D., Wasserfall F., Hendrich N., Zhang J. 3D printing of nonplanar layers for smooth surface generation, 2019 IEEE 15th international conference on automation science and engineering (CASE), IEEE, 2019, pp. 1737—1743, available at: https://doi.org/10.1109/COASE.2019.8843116.
16. Trubitcyna A. M., Bodrov K. Yu., Kornev A. A. Deriving equations of motion and writing a script to operate a 3D printer with a double differential displacement-extrusion mechanism, Proceedings of the XI Congress of Young Scientists, 2022, vol. 3, pp. 58—65 (in Russian).
17. Ivashchenko M. I., Bodrov K. Yu. Organization and structure of the open laboratory of ideas, methods and practices. Work with initiative youth, The Eurasian Scientific Journal, 2015, vol. 7, no. 2, available at: http://naukovedenie.ru/PDF/127PVN315.pdf (free access) (in Russian).
18. Gokulnath A. R., Chandrakumar S., Sudhakar T. D. Open Source Automated SMD Pick and Place Machinem, Procedia computer science, 2018, vol. 133, pp. 872—878, available at: https://doi.org/10.1016/j.procs.2018.07.107.
19. Gunaraman S. V., Ashok B. C., Sandeep D., Bhandari M., Sanjay B. R. Design and Fabrication of A Low Cost, Table Top Gantry Type CNC Laser Cutting Machine, International Journal of Advanced Engineering and Management, 2018, vol. 3, no. 3, pp. 75—80.
20. Ivanov V. M. Simulation Model of the Cutting Speed Stabilization System for CNC Metal-Cutting Machine Tools, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2020, vol. 21, no. 2, pp. 110—116 (In Russian), available at: https://doi.org/10.17587/mau.21.110-116.
21. Baranov I. E., Nikolaev I. I., Soloviev M. A., Grigoriev S. A. Automation and Control of the Electrocatalytic Layers Formation Using a Two-Dimensional Coordinate Spraying Machine, Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie, 2022, vol. 23, no. 5, pp. 246—255 (In Russian), available at: https://doi.org/10.17587/mau.23.246-255.
22. Skawiński P., Siemiński P. The 3D Printer Farm—function and technology requirements and didactic use, Mechanik, 2017, vol. 90, no. 8—9, pp. 796—800, available at: https://doi.org/10.17814/mechanik.2017.8-9.117.
Рецензия
Для цитирования:
Трубицына А.М., Бодров К.Ю., Толстоба Н.Д. Современное состояние и перспективы развития кинематических схем 3D-принтеров. Мехатроника, автоматизация, управление. 2025;26(10):547-555. https://doi.org/10.17587/mau.26.547-555
For citation:
Trubitcyna A.M., Bodrov K.Yu., Tolstoba N.D. Current State and Prospects of Development of Kinematic Schemes of 3D Printers. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2025;26(10):547-555. https://doi.org/10.17587/mau.26.547-555
Просмотров:
15
.png)
Послать статью по эл. почте 