Ανάπτυξη μηχανισμού διαχείρισης σκόνης για μηχανή SLS/SLM

Ψαρομμάτης-Γιαννακόπουλος, Φοίβος; Psarommatis-Giannakopoulos, Foivos

dc.contributor.author	Ψαρομμάτης-Γιαννακόπουλος, Φοίβος	el
dc.contributor.author	Psarommatis-Giannakopoulos, Foivos	en
dc.date.accessioned	2017-03-20T07:43:45Z
dc.date.available	2017-03-20T07:43:45Z
dc.date.issued	2017-03-20
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/44646
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.6887
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Συστήματα Αυτοματισμού”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Εναπόθεση σκόνης	el
dc.subject	Τρισδιάστατη Εκτύπωση	el
dc.subject	SLS/SLM	en
dc.subject	Powder Deposition	en
dc.subject	3D Printing	en
dc.subject	Analytic Hierarchy Process (AHP)	en
dc.subject	Statistical Design of Experiments	en
dc.title	Ανάπτυξη μηχανισμού διαχείρισης σκόνης για μηχανή SLS/SLM	el
dc.title	Development of a Powder Management Mechanism for an SLS/SLM Machine	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Additive Manufacturing	en
heal.classification	3D printing	en
heal.classification	Τρισδιάστατη Εκτύπωση	el
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-11-08
heal.abstract	The landscape of additive manufacturing has changed dramatically over the last years especially with 3D printing technologies. Nowadays, 3D printing technologies are increasingly used either for manufacturing or for personal use. Selective Laser Sintering or Selective Laser Melting (SLS/SLM) is a prominent example of high accuracy Additive Manufacturing variants. The material is in the form of fine powder which is deposited as a thin layer on a surface, then it is compacted appropriately; finally, a high power laser scans the surface, sintering/melting the powder locally; non-processed areas remain to support the subsequent layers and in this way a complex three-dimensional shape can be produced layer by layer according to the CAD model. The current work aimed to design and manufacture an efficient mechanism for powder management for an SLS/SLM machine that is being developed at NTUA’s Manufacturing Technology Lab. This part of the machine is critical because it critically influences the accuracy of the part to be produced as well as the speed of production. The system is composed of different sub-systems, the mechanism that is depositing powder to the working table, the mechanism that levels up the powder and the structure that seals the working area from powder leaking. The design phase had two stages, namely conceptualization of the various mechanisms and their detailed design. During the conceptualization stage numerous alternative designs were produced. Using the Analytic Hierarchy Process (AHP) the alternatives were evaluated based on user defined criteria and the most suitable alternative was selected. The latter was detail-designed using a commercial CAD software package to a point that made it ready for manufacturing. Finalization of the design included selection of the electronics for driving motors and managing sensors. The next step in the development process was the manufacturing of the components on CNC machines, based on G-code generated using a commercial CAM software package. Thereafter, assembly took place. The machine was tested in two phases. The first test was without powder and aimed to check proper operation of the electronics as well as their integration with the existing electronics of the other systems of the machine. The second phase was a full scale testing of the developed mechanism with polymer powder during the layer building procedure. In this stage, the weaknesses of the machine were noted and categorized into compulsory actions before the mechanical calibration and those that are mere improvements. A calibration plan for the machine utilizing the Taguchi methodology is also proposed.	en
heal.abstract	Το τοπίο των κατεργασιών προσθήκης υλικού έχει αλλάξει δραματικά τα τελευταία χρόνια, ειδικά με τις τεχνολογίες 3D εκτύπωσης. Σήμερα, οι τεχνολογίες 3D εκτύπωσης χρησιμοποιούνται ολοένα και περισσότερο, είτε για την παραγωγή ή για προσωπική χρήση. Selective Laser Sintering ή Selective Laser Melting (SLS / SLM) είναι δύο χαρακτηριστικά παραδείγματα κατεργασιών προσθήκης υλικού υψηλής ακρίβειας. Το υλικό είναι υπό την μορφή λεπτής σκόνης που αποτίθεται ως ένα λεπτό στρώμα πάνω σε μια επιφάνεια και στη συνέχεια συμπιέζεται κατάλληλα. Τέλος, ένα λέιζερ υψηλής ισχύος σαρώνει την επιφάνεια, πυροσυσσωματώνωντας / τήκοντας τη σκόνη ε τοπικά, οι δε μη συσσωματωμένες περιοχές παραμένουν για την υποστήριξη των επόμενων στρώσεων. Με αυτόν τον τρόπο ένα περίπλοκο τρισδιάστατο σχήμα μπορεί να παραχθεί στρώμα-στρώμα σύμφωνα με το CAD μοντέλο. Η παρούσα εργασία στοχεύει να σχεδιάσει και να κατασκευάσει έναν αποτελεσματικό μηχανισμό για τη διαχείριση της σκόνης για μια μηχανή SLS / SLM που αναπτύσσεται στο Εργαστήριο Τεχνολογίας Κατεργασιών ΕΜΠ. Αυτό το κομμάτι της μηχανής είναι κρίσιμο διότι επηρεάζει σημαντικά την ακρίβεια του τεμαχίου που πρόκειται να παραχθεί, καθώς και την ταχύτητα της παραγωγής. Το σύστημα αποτελείται από διάφορα υποσυστήματα τα οποία είναι: ο μηχανισμός που εναποθέτει τη σκόνη στο τραπέζι εργασίας, ο μηχανισμός που στρώνει τη σκόνη και η κατασκευή που σφραγίζει το χώρο εργασίας από διαρροή σκόνης. Η φάση του σχεδιασμού είχε δύο στάδια, τη σύλληψη των διαφόρων πιθανών λύσεων και τον λεπτομερή σχεδιασμό. Κατά το στάδιο σύλληψης παρήχθησαν πολλά εναλλακτικά σχέδια. Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Analytic Hierarchy Process (AHP), οι εναλλακτικές λύσεις αξιολογήθηκαν με βάση τα κριτήρια που ορίζει ο χρήστης και επιλέχθηκε η πιο κατάλληλη εναλλακτική λύση. Συνέχεια είχε ο λεπτομερής σχεδιασμός χρησιμοποιώντας ένα εμπορικό πακέτο λογισμικού CAD μέχρι σημείου που ο μηχανισμός να είναι έτοιμος για την κατασκευή. Οριστικοποίηση του σχεδιασμού περιλαμβάνει επιλογή των ηλεκτρονικών για την οδήγηση κινητήρων και τη διαχείριση των αισθητήρων. Το επόμενο βήμα στη διαδικασία της ανάπτυξης ήταν η κατασκευή των εξαρτημάτων σε εργαλειομηχανές CNC, με βάση τον G-κώδικα που δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας ένα εμπορικό πακέτο CAM. Στη συνέχεια, έλαβε χώρα η συναρμολόγηση. Το μηχάνημα δοκιμάστηκε σε δύο φάσεις. Η πρώτη δοκιμή ήταν χωρίς σκόνη και με στόχο να ελέγξει τη σωστή λειτουργία των ηλεκτρονικών, καθώς και την συνεργασία τους με τα υπάρχοντα συστήματα ελέγχου του μηχανήματος. Η δεύτερη φάση ήταν μια πλήρους κλίμακας δοκιμή του μηχανισμού με πολυμερές σε μορφή σκόνης, κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εναπόθεσης ενός στρώματος. Σε αυτό το στάδιο, οι σημειώθηκαν αδυναμίες της μηχανής και κατηγοριοποιήθηκαν σε υποχρεωτικές ενέργειες πριν από την μηχανική ευθυγράμμιση και εκείνες που είναι απλώς βελτιώσεις. Τέλος προτείνεται σχέδιο βαθμονόμησης των παραμέτρων κατεργασίας χρησιμοποιώντας την μεθοδολογία Taguchi.	el
heal.advisorName	Βοσνιάκος, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Βοσνιάκος, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Μανωλάκος, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Μαρκόπουλος, Αγγελος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	95 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true