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Título: HotFill: cooling time constrained raster-fill planning algorithm for extrusion 3D printing
Título(s) alternativo(s): HotFill: um algoritmo para planejamento de preenchimento por raster com restrição de tempo de resfriamento para impressão 3D por extrusão
Autor(es): Santos, Elis Cassiana Nakonetchnei dos
Orientador(es): Minetto, Rodrigo
Palavras-chave: Manufatura Aditiva
Impressão tridimensional
Termoplásticos
Algorítmos
Python (Linguagem de programação de computador)
Additive manufacturing
Three-dimensional printing
Thermoplastics
Algorithms
Python (Computer program language)
Data do documento: 26-Mai-2022
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: SANTOS, Elis Cassiana Nakonetchnei dos. HotFill: um algoritmo para planejamento de preenchimento por raster com restrição de tempo de resfriamento para impressão 3D por extrusão. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022.
Resumo: A flexibilidade oferecida pela manufatura aditiva durante a fabricação de peças complexas, comparada aos métodos tradicionais, a torna uma ferramenta atrativa para diversas aplicações. Porém, as decisões tomadas na etapa de planejamento de processo influenciam nas propriedades e custo da peça final. No caso de tecnologias baseadas na técnica de extrusão de material termoplásticos, a definição da rota a ser seguida durante a construção de uma camada tem impacto direto na qualidade da peça, pois influencia na adesão entre os filamentos adjacentes de uma mesma camada, um dos fatores responsáveis pela resistência mecânica de objetos fabricados por impressoras 3D. Por sua vez, essa adesão depende da temperatura do material previamente depositado, que é diretamente afetada pelo tempo entre a deposição dos filamentos adjacentes. Este trabalho descreve HotFill, um algoritmo que busca um trajeto para preenchimentos tipo zigue-zague que mantenha o tempo de resfriamento entre as deposições de filamentos adjacentes abaixo dos limites especificados pelo usuário. O algoritmo, baseado na técnica de programação dinâmica, foi implementado em Python e testado em várias camadas representativas de modelos 3D. Os resultados mostram que o HotFill é rápido, produz trajetos que respeitam os limites de resfriamento impostos com tempo de fabricação compatível com estas restrições.
Abstract: The flexibility offered by additive manufacturing when fabricating complex parts, compared to traditional methods, makes it an attractive tool for many applications. However, the decisions made in the process planning stage influence the properties and cost of the final part. In the case of additive manufacturing technologies based on thermoplastic extrusion, the definition of the route to be followed during the construction of a layer has a direct impact on the quality of the part. The route created directly influences the adhesion between adjacent filaments of the same layer, one of the factors responsible for the mechanical strength of objects manufactured by thermoplastic extrusion 3D printers. This, in turn, depends on the time lapsed between their deposition. In this work we describe HotFill, an algorithm that finds a tool-path for solid raster infill that keeps the cooling time intervals between depositions below user-specified limits. The algorithm, based on the dynamic programming technique, was implemented in Python and tested on several representative slices of 3D models. The results show that HotFill is fast and produces tool-paths that have low fabrication time while respecting the cooling time constraints.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28962
Aparece nas coleções:CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial

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