Simulation of warping in fused deposition modeling

With the improving technology, manufacturing techniques are getting advanced every day. Additive Manufacturing, being a relatively recent technology, has some areas yet to be improved. Warping in Fused Deposition Modeling is one of them. This study examines the effect of different process parameters on warping. A thorough literature review is done with the aim of finding optimal parameters that minimizes warping. A model is developed with Response Surface Methodology with this data and a simulation that predicts warping for different process parameters is created. Warping is minimized with optimum process parameters as; bed temperature at 130 °C, extrusion temperature at 400 °C, print speed at 20 mm/s and layer height at 0.1 mm, which results in 0.6% warping for PEEK material in Fused Deposition Modeling. The simulation created plays a role as a guide when a process parameter is restricted and there is no option to apply its optimum, showing how to compromise it with other parameters to reduce warping. Or, more importantly, to simply predict the warping level with the chosen parameters before starting the process, which eliminates trial&error and results in efficiency in time and energy.

Con il progresso tecnologico, le tecniche di produzione si evolvono ogni giorno. La man ifattura additiva, essendo una tecnologia relativamente recente, presenta ancora alcuni aspetti da migliorare. La deformazione (warping) nella Modellazione a Deposizione Fusa (FDM) è uno di questi. Questo studio esamina l’effetto di diversi parametri di processo sulla deformazione. Viene svolta una revisione approfondita della letteratura con l’obiettivo di individuare i parametri ottimali che minimizzano la deformazione. Un modello è sviluppato utilizzando la Metodolo gia della Superficie di Risposta con questi dati, e viene creato una simulazione che predice la deformazione per diversi parametri di processo. La deformazione viene minimizzata con parametri di processo ottimali quali: temperatura del letto a 130 °C, temperatura di estrusione a 400 °C, velocità di stampa a 20 mm/s e altezza dello strato a 0,1 mm, ottenendo una deformazione dello 0,6% per il materiale PEEK nella Modellazione a Deposizione Fusa. La simulazione creata funge da guida nel caso in cui un parametro di processo sia limi tato e non vi sia possibilità di applicarne il valore ottimale, mostrando come compensarlo con altri parametri per ridurre la deformazione. O, più significativamente, permette di prevedere il livello di deformazione con i parametri scelti prima di avviare il processo, eliminando prove e errori e portando a un’efficienza in termini di tempo ed energia.