ON THE ISSUE OF THE INFLUENCE OF PROCESS PARAMETERS ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF 3D PRINTING FDM: A COMPREHENSIVE REVIEW

Abstract

Проблема и цель. Аддитивная технология 3D-печати становится все более популярной в сфере производства инженерных компонентов высокотехнологичных сельскохозяйственных комплексов. Несмотря на фундаментальность процесса 3D-печати, механическая прочность деталей, созданных на 3D-принтере, все еще требует дальнейшего изучения, в том числе импортозамещения деталей и узлов для обслуживания отечественной и зарубежной сельскохозяйственной техники. Целью настоящего исследования было выявление влияния параметров процесса на механические свойства 3D-печати деталей применительно к свойствам доступных материалов в технологии 3D-FDM. Методология. Материалы исследования были получены методом научного картирования и картирования интеллектуальной структуры в области исследований развития технологий аддитивного производства, опубликованных в исследовательских статьях в рецензируемых научных журналах, включая анализ существующих исследований, которые подчеркивают параметры процесса, способные повысить прочность компонентов через различные разрушающие и неразрушающие испытания полимерных материалов. Результаты. Результат исследования, направленный на обзор влияния параметров процесса на механические свойства напечатанных компонентов, сфокусированный на технологии 3D-FDM, предоставляет руководство по выбору оптимальных параметров процесса для различных приложений, которые существенно влияют на прочность 3D-напечатанных компонентов благодаря разработанной диаграмме причин и следствий различных параметров процесса для различных атрибутов. Заключение. Поскольку качество продукции было нашим главным приоритетом, нами были определены области для расширения возможностей 3D-печати детали благодаря механизму построения изделий по принципу послойного добавления. Механические характеристики и качество изделия напрямую зависят от значений технологических параметров. При этом плотность заполнения компонентов является наиболее важным параметром для значения прочности на растяжение изделия. Этот параметр процесса больше всего влияет на время печати изделия и количество израсходованного на него материала. Для будущих исследований планируется более детальное изучение влияния плотности заполнения компонентов в интервале от 10 % до 100 % на прочностные характеристики изделия. Problem and purpose. Additive 3D printing technology is becoming increasingly popular in the production of engineering components of high-tech agricultural complexes. Despite the fundamental nature of the 3D printing process, the mechanical strength of parts created on a 3D printer still requires further study, including import substitution of parts and assemblies for servicing domestic and foreign agricultural machinery. The purpose of this study was to identify the influence of process parameters on the mechanical properties of 3D printing of parts in relation to the properties of available materials in 3D-FDM technology. Methodology. The research materials were obtained by the method of scientific mapping and mapping of the intellectual structure in the field of research on the development of additive manufacturing technologies published in research articles in peer-reviewed scientific journals, including analysis of existing studies that emphasize process parameters that can increase the strength of components through various destructive and non-destructive testing of polymer materials. Results. The result of the study aimed at reviewing the effect of process parameters on the mechanical properties of printed components, focused on 3D-FDM technology provides guidance on choosing optimal process parameters for various applications that significantly affect the strength of 3D-printed components due to the developed diagram of causes and effects of various process parameters for various attributes. Conclusion. Since product quality was our top priority, we identified areas for expanding the 3D printing capabilities of the part thanks to the mechanism of building products on the principle of layer-by-layer addition. The mechanical characteristics and quality of the product directly depend on the values of the technological parameters. At the same time, the filling density of the components is the most important parameter for the value of the tensile strength of the product. Also, this process parameter most affects the printing time of the product and the amount of material consumed on it. For future research, a more detailed study of the effect of the filling density of components in the range from 10% to 100% on the strength characteristics of the product is planned.