Аддитивное производство изделий повышенной прочности на пятиосевых FDM 3D-принтерах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Гущин Илья Александрович

• Гущин Илья Александрович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Гущин Илья Александрович

Введение

1 Анализ особенностей аддитивных технологий и способов расчета траекторий перемещения печатающей головки

1.1 Аддитивные технологии: отличия от традиционных способов производства и недостатки технологии

1.2 Оборудование для многоосевой обработки

1.3 Форматы данных, используемые для автоматической генерации управляющего кода для аддитивных устройств

1.4 Применяемый математический аппарат для автоматизированного расчета траектории перемещения инструмента в аддитивном производстве

1.5 Существующее программное обеспечение для автоматического проектирования рабочих ходов для аддитивных устройств

Выводы

2 Метод расчета траекторий разработанного метода

2.1 Принцип построения

2.2 Декомпозиция исходной 3D модели

2.3 Расчет путей перемещения в криволинейных слоях

2.3.1 Деление исходной модели на криволинейные слои

2.3.2 Преобразование пространственных криволинейных слоев

2.4 Генерация путей перемещения инструмента в криволинейном слое

2.5 Генерация опорной структуры для поддержки основания

Выводы

3 Разработанное программного обеспечения

3.1 Архитектура разработанного программного обеспечения

3.2 Разработка интерфейса Stereotech STE SHcer

3.3 Основные функции Stereotech STE Slicer

3.3.1 Инструменты настройки моделей

3.3.2 Режимы просмотра

3.3.3 Пользовательский режим

3.3.4 Функции декомпозиции исходной 3D модели

3.4 Функции расчета контуров пересечений

3.5 Функции генерации опорной структуры для поддержки основания

Выводы

4 Экспериментальная проверка разработанных решений

4.1 Примеры генерации пространственных криволинейных слоев

4.2 Сравнение количества поддерживающих структур и времени изготовления

4.3 Анализ прочности изделий

Выводы

Заключение

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Свидетельства на программы для ЭВМ и патенты

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Модуль BackendManager.py

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Модуль Slicer.cpp

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Акты внедрений

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Аддитивное производство изделий повышенной прочности на пятиосевых FDM 3D-принтерах»

Введение

В настоящее время применение аддитивных технологий (АТ) для производства конечных изделий является достаточно распространенной практикой во многих отраслях промышленности. В первую очередь, различные АТ нашли применение как средства изготовления изделий со сложной геометрией и различными физическими свойствами, таких как: конструктивные элементы летательных аппаратов; изделий, спроектированных на основе бионического дизайна; прототипы различной продукции; импланты в стоматологии; мастер-модели для создания литейных форм; образцы для визуальной оценки и тестирования и т. п. При этом в основу современного аддитивного производства закладываются различные способы изготовления: моделирование методом послойного наплавления (FDM); выборочное лазерное наплавление/спекание (SLM/SLS); лазерная стереолитография (SLA); изготовление объектов методом ламинирования (LOM) и другие.

Наиболее доступной и широко распространенной является АТ, основанная на методе FDM, который предусматривает экструдирование расплава полимера в виде тонкой нити на плоское основание. Эта технология работает с термопластами промышленного класса, поэтому изделия обладают механическими, термическими и химическими характеристиками, сопоставимыми с другими технологиями производства. Однако для нее характерно существенное отличие прочности изделия в различных направлениях (анизотропия), вызванное ориентацией слоев при построении изделия. Изделие получается достаточно прочным на сжатие в направлении, перпендикулярном расположению слоев и на растяжение вдоль слоев. Однако, при изгибе и растяжении поперек слоев, изделие является гораздо менее прочным, что может привести к разрыву по границе слоев.

Сравнительному анализу прочности изделий, произведенных с помощью АТ посвящены работы E. Cuan-Urquizo, Guan H. W., Jo W., Kwon O.C., Popescu D., Zap-ciu A. и др.[1, 2, 3] В них механические свойства (предел прочности и предел текучести при растяжении) напечатанных образцов изучались в зависимости от материала, параметров процесса спекания и последующей термической обработки.

Было показано, что АТ позволяют получать изделия, не уступающие по прочности изготовленным традиционными способами, а в отдельных случаях и превосходящими их.

Вопросам повышения прочности изделий посвящены труды Рипецкого А.В., Зеленова С.В., F. Liou, J. Ruan, T. E. Sparks.[4, 5] Основное внимание в них уделяется технологиям SLM, SLS и DED, однако данные технологии используют дорогостоящие материалы и оборудование, а также связаны со значительным энергопотреблением.

Технология FDM существенно экономичнее, однако при производстве конечных изделий сильно обостряются проблемы, связанные с их прочностью. Это связано с тем, что в силу физических свойств полимерных материалов, обычно используемых этой технологией, их макромолекулы в расплавленном состоянии вытягиваются в направлении укладки (движения печатающей головки), обеспечивая более высокую прочность в этом направлении. Сравнительно слабое сцепление между плоскими слоями (межслойная адгезия) вызывает снижение прочности вдоль направления наложения материала. Кроме того, филамент выкладывается в расплавленном состоянии на твердое (существенно более холодное) основание и затем охлаждается, уменьшаясь в размерах. Это приводит к термическим деформациям, растрескиванию и короблению изделия уже в процессе печати. В результате напечатанные изделия отличаются ярко выраженной анизотропией физических свойств. Изделие существенно лучше выдерживает нагрузки, приложенные вдоль слоев, чем поперек.

Еще одним недостатком FDM-технологии является потребность в одноразовых поддерживающих конструкциях под нависающими элементами. На их создание затрачивается дополнительное время и материал. После изготовления поддерживающие конструкции удаляются. В местах их соприкосновения с изделием требуется дополнительная механическая обработка.

Перспективным способом уменьшения вышеуказанных проблем посвящены работы E. Vasiliauskaitè, J. A. Gardner, O. K. Grutle, Gao, W.; Zhang, Y., Eryildiz M., Markiz N., Hambali R. H., Rennie A. В [6, V] основном они связаны со способами

укладки расплава полимера по пространственным криволинейным траекториям в рамках технологии FDM. Однако в данных работах, во-первых, не рассматриваются вопросы, связанные с изменением прочностных характеристик изделий, и, во-вторых, используется полуавтоматический способ генерации траекторий печатающей головки, что является сложным и трудоемким процессом. Для автоматической подготовки управляющего кода для производства изделия таким методом в настоящее время не разработано методик расчета траекторий рабочих ходов инструмента и заготовки, а также программного и информационного обеспечения.

Таким образом, совершенствование технологического процесса аддитивного производства изделий в рамках FDM-технологии с использованием пространственных криволинейных слоев, направленное на повышение прочности изделий, производительности процесса производства, а также снижение его материалоемкости, является актуальной задачей.

Объект исследования. Изделия сложной формы, производимые на пятиосе-вых аддитивных устройствах из пространственных криволинейных слоев в рамках FDM-технологии.

Предмет исследования. Методы формирования изделия из пространственных криволинейных слоев и их влияние на прочность и материалоёмкость получаемых изделий, а также производительность процесса их производства.

Цель и задачи.

Целью работы является повышение прочности и снижение материалоемкости изделий, а также повышение производительности аддитивного производственного процесса за счет совершенствования метода изготовления изделия из пространственных криволинейных слоев.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

- разработать метод автоматического построения траектории перемещения печатающей головки и изделия для формирования изделия из пространственных криволинейных слоев;

- осуществить формализацию технологических параметров, разработку алгорит-

мов автоматической генерации управляющего кода, операций и переходов технологического процесса производства изделий на пятиосевых аддитивных устройствах;

- разработать программное обеспечение для автоматизации технологического процесса аддитивного производства изделий сложной формы, формируемых из пространственных криволинейных слоев и их непосредственного изготовления;

- провести экспериментальную проверку эффективности предложенных решений и программного обеспечения при использовании метода пространственного криволинейного слоеобразования.

Научная новизна исследования.

1. Метод аддитивного изготовления изделий сложной формы путем их формирования из пространственных криволинейных слоев на основе БОМ-технологии, отличающийся заполнением внутренних слоев изделия по спиралевидной траектории и формированием поверхности из кольцеобразных слоев.

2. Метод расчета траекторий перемещения печатающей головки и изделия, отличающийся тем, что позволяет осуществить автоматический расчет траекторий перемещения инструмента и изделия при формировании внутреннего заполнения изделия по спиралевидной траектории, а его наружной поверхности - из кольцеобразных слоев.

3. Алгоритмы проектирования рабочих ходов для пятиосевых аддитивных устройств, использующих в качестве входных параметров 3Э модель изделия и параметры технологического процесса, отличающиеся тем, что позволяет автоматически получать управляющий код с задействованием 5 степеней свободы для формирования внутреннего заполнения изделия по спиралевидной траектории, а поверхности - из кольцеобразных слоев.

4. Установлена совокупность рациональных технологических параметров для формирования траекторий, обеспечивающих производство изделий заданного качества на пятиосевых аддитивных устройствах из пространственных криволинейных слоев.

Методы исследования. Для решения поставленных задач и достижения намеченной цели использованы методы математического моделирования с помощью компьютерных средств, позволяющие отобразить процесс изготовления изделия путем наложения криволинейных слоев, состоящих из пространственных траекторий. При разработке программного обеспечения использованы нисходящий и восходящий методы структурного программирования, прямой и косвенной рекурсии, а также объектно-ориентированного анализа и проектирования. Экспериментальные исследования выполнены с применением физического моделирования. При обработке результатов использованы методы математической статистики.

Достоверность и обоснованность результатов. Подтверждается корректностью применения указанных методов исследования, сравнением полученных результатов с результатами выполнения реальных производственных проектов и успешным практическим применением предложенных разработок и результатов диссертационной работы на промышленных предприятиях, что подтверждается восемью актами внедрения.

Практическая ценность. Разработан технологический процесс аддитивного производства изделий повышенной прочности на пятиосевых FDM 3D-принтерах и программное обеспечение, позволяющее производить автоматическую подготовку производства изделия любой формы по его 3D модели в универсальном формате STL, задействующее 5 координат перемещения инструмент-заготовка 3D принтера, обеспечивающее повышенную прочность в поперечном направлении по сравнению с аналогичным изделиями, напечатанными из плоских слоев, скорость производства и экономичность материала. Изделия, произведенные таким образом, прошли испытания в сертифицированных лабораториях, подтвердивших 4-х кратное повышение прочности. Это дало возможность производства запасных частей для промышленного оборудования, которое сейчас ведется на двенадцати Российских предприятиях.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации докладывались и обсуждались на 4-й международной конференции CIT&DS (2021 г.), 9-й международной конференции System Modeling and Advancement in Research

Trends (2020 г.), международной конференции Параллельные вычислительные технологии (2021 г.), VII международной конференции «Аддитивные технологии: настоящее и будущее» (2021 г.), Международной научно-технической конференции "Пром-Инжиниринг" (2019 г.), XXIV Региональной конференции молодых учёных и исследователей Волгоградской области (2020 г.), всероссийской конкурс-выставке разработок студенческих конструкторских бюро и студенческих научных лабораторий опорных университетов (2017 г.) - 1 место, XXIII Региональной конференции молодых исследователей Волгоградской области (2019 г.), Смотрах-конкурсах научных, конструкторских и технологических работ студентов Волгоградского государственного технического университета (2015 г., 2016 г., 2017 г. - III место, 2018 г. - I место).

Исследования проводились при поддержке гранта РФФИ Аспиранты №20-37-90133\20 и Минигранта фонда Сколково.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Метод аддитивного изготовления изделий сложной формы путем их формирования из пространственных криволинейных слоев на основе FDM-технологии.

2. Метод расчета траекторий перемещения печатающей головки и изделия, позволяющий осуществить автоматический расчет траекторий перемещения инструмента и изделия при формировании внутреннего заполнения изделия и его наружной поверхности.

3. Совокупность алгоритмов автоматического проектирования рабочих ходов для пятиосевых аддитивных устройств, позволяющие автоматически получить управляющий код с задействованием 5 степеней свободы.

4. Совокупность рациональных технологических параметров для формирования траекторий, обеспечивающих производство изделий заданного качества на пя-тиосевых аддитивных устройствах из пространственных криволинейных слоев.

1 Анализ особенностей аддитивных технологий и способов расчета траекторий перемещения печатающей головки

1.1 Аддитивные технологии: отличия от традиционных способов производства и недостатки технологии

Принцип аддитивных технологий заключается в формировании изделия из слоев. Каждый слой представляет собой определенное сечение изделия. Существует множество аддитивных технологий. В некоторых из них слои могут формироваться отдельно и в дальнейшем складываться друг с другом, формируя объемное изделие. В других технологиях последующий слой формируют сразу поверх предыдущего.

Фактически, аддитивные технологии являются отличными от таких традиционных методов механического производства и обработки, как фрезерование или точение, где формирование облика изделия происходит за счет удаления лишнего материала (т.н. «субтрактивное производство»).

В производстве, особенно машинной обработке, термин «субтрактивные» подразумевает более традиционные методы и является ретронимом, придуманным в последние годы для разграничения традиционных способов и новых аддитивных методов. Хотя традиционное производство использует, по сути, «аддитивные» методы на протяжении веков (такие, как клепка и сварка), в них отсутствует трехмерная информационная технологическая составляющая. Машинная же обработка (производство изделий точной формы), как правило, основывается на субтрактив-ных методах - точении, фрезеровании, сверлении и шлифовании. Результаты сравнения технологий показаны в таблице 1.1.

Основной технологией, использующей полностью аддитивное производство изделий, является объемная (3D) печать - процесс создания трехмерного твердотельного объекта практически любой формы.

3D-принтерами называют станки с программным управлением, выполняющие построение изделия аддитивным способом.

Изделия, изготовленные аддитивным методом, могут применяться на любом производственном этапе - как для изготовления опытных образцов (т.н. быстрое прототипирование), так и в качестве самих готовых изделий (т.н. быстрое производство).

Таблица 1.1 - Сравнение традиционных и аддитивных технологий

Признак Традиционные технологии Аддитивные технологии

Способ получения изделия Удаление лишнего материала от заготовки заведомо большего размера Добавление материала в нужных местах

Наличие сил между инструментом и заготовкой / прочность станка Высокие Незначительные

Погрешности перебазирования Присутствуют Отсутствуют

Износ инструмента, требуемая номенклатура Значительный Незначительный

Ступенчатость поверхности Незначительная Большая

Требуемая оснастка Многоразовая Одноразовая

Температурные деформации Слабое влияние (могут быть снижены различными способами) Очень большое влияние (практически не поддаются компенсации)

Время подготовки производства Длительное Короткое

Время непосредственного производства Короткое Длительное

Качество производимых изделий зависит от того, насколько точно будут переданы геометрические и физические параметры от исходной модели к готовому изделию. Под точностью изделия понимается ее соответствие требованиям чертежа: по размерам, геометрической форме, степени шероховатости поверхностей

этого изделия. На критерий точности влияют погрешности разного рода (систематические и случайные). В аддитивных технологиях, исходя из их принципа построения изделия по слоям, всегда будет присутствовать «ступенчатость» между слоями. Но в отличие от механических видов обработки изделий, объемная печать лишена влияний усилия зажима заготовки (вследствие отсутствия исходной заготовки как таковой), погрешностей перебазирования (производимое изделие не нуждается в перемещениях), а также нет износа инструмента (вследствие отсутствия воздействия на твердый материал).

Известно множество технологий печати, но наиболее широко используемой является метод послойного наплавления (FDM) [22]. Он является простым и наиболее дешевым, что обеспечило появление большого числа принтеров, работающих по данному принципу. Технология FDM подразумевает создание трехмерных объектов путем нанесения последовательных слоев материала, повторяющих форму цифровой модели (Рисунок 1.1). Как правило, в качестве материалов для печати выступают термопластики, поставляемые в виде катушек нитей или прутков.

Технология FDM была разработана Скоттом Крампом в конце 1980-х и вышла на рынок в 1990 году.

Оригинальный термин «Fused Deposition Modeling» и аббревиатура FDM являются торговыми марками компании Stratasys. Энтузиасты ßD-печати, участники проекта RepRap, придумали аналогичный термин «Fused Filament Fabrication» («Производство методом наплавления нитей») или FFF для использования в обход юридических ограничений. Термины FDM и FFF эквивалентны по смыслу и назначению.

Экструдер

Рисунок 1.1 - Принципиальная схема процесса печати по технологии FDM

Большинство 3D принтеров создают изделие по слоям. На каждом слое происходят перемещения печатающей головки FDM принтера или лазера SLS принтера в горизонтальной плоскости (по осям XY) с нанесением рабочего материала (FDM) или спеканием слоев (SLS). После печати одного слоя происходит смещение по вертикали (по оси Z) на следующий слой, производится его печать и так далее. Все эти действия подготавливаются специализированным программным обеспечением, ключевой функцией которого является «нарезание» модели изделия на слои [23], поэтому такие программы принято называть «слайсерами» (от англ. slice -нарезать). Существует множество различных «слайсеров», производители 3D принтеров стараются выпускать собственное программное обеспечения для своих устройств, но принципы подготовки программы работы в данных программах в большей мере схожие. Тем не менее, существует программное обеспечение, которое можно использовать с различными 3D принтерами, наиболее известными среди них являются: Slic3r, Simplify3D, Cura и др.

В большинстве аддитивных технологиях материал нагревается до температуры выше его температуры плавления и наносится на более холодное основание,

а затем как можно скорее охлаждается до температуры ниже температуры плавления. И тут мы сталкиваемся с серьезным недостатком аддитивных технологий -материал при остывании уменьшается в размерах (усаживается), что приводит к деформации изделия уже в процессе производства. Кроме того, сцепление нового горячего слоя с предыдущим, уже остывшим часто происходит плохо из-за проблем адгезии горячего материала к холодному. Данная проблема в совокупности с проблемой усадки в процессе охлаждения обуславливает высокое напряженное состояние в производимом изделии, приводя к появлению трещин на изделии зачастую уже в процессе производства. Но даже если удается избежать образования подобных трещин поперек слоев, то прочность изделия в данном направлении все равно будет существенно ниже, чем вдоль слоев, приводя к ярко выраженной анизотропии свойств изделий.

Согласно результатам испытаний, показанным в таблице 1.2 производителей материалов для печати прочность изделий поперек слоев ниже прочности на изгиб вдоль слоев более чем в 3 раза и до 50% ниже, чем прочность при растяжении вдоль слоев. Образцы испытаний показаны на рисунках 1.2 и 1.3.

Таблица 1.2. - Результаты исследований на прочность вдоль и поперек слоев

Прочность вдоль слоев Прочность поперек слоев Отношение

Согласно исследованиям [56], материал - ABS 39,6 19,7 49,7%

Согласно исследованиям [15], материал - PLA 55,49 35,52 64,0%

Согласно исследованиям [16], материал - ABS 45,5 21,3 46,8%

Согласно исследованиям [57], материал - PEEK 86,41 5,23 6,0%

Рисунок 1.2 - Результаты испытаний на изгиб

Рисунок 1.3 - Результаты испытаний на растяжение

Во всех видах аддитивных технологий укладка материала первого слоя производится на различные платформы. Платформы изготавливаются из различных материалов в зависимости от применяемой технологии. Например, для устройств, работающих по технологии FDM, используются нагреваемые платформы из стекла или алюминия. Нагрев платформы позволяет увеличить адгезию первого слоя к платформе и снизить влияние усадки материала. Но, в связи с тем, что адгезия

между материалами платформы и используемыми полимерами зачастую недостаточна, то даже при нагреве стола до высоких температур, сравнимых с температурой размягчения полимеров, дополнительно применяются специальные адгезивы (клеящие составы). Данные адгезивы представляют собой растворы, наносимые на поверхность платформы и образующие полимерный слой толщиной 2-5 мкм, способствующий лучшему сцеплению изделия с основанием. Однако, при изготовлении относительно крупных изделий (от 150 мм) из материалов, имеющих усадку более 1% данных средств, может быть недостаточно для удержания изделия на платформе или деформации частей изделия, как показано на рисунке 1.4.

Рисунок 1.4 - Деформация детали в следствие усадки

Причем силу сцепления изделия с основанием нельзя повышать очень сильно, так как при чрезмерной силе сцепления основания с изделием, оно просто ломается при снятии. Эта проблема проявляется со многими материалами, но особенно актуальна в аддитивных технологиях, использующих в качестве материала металлические порошки. Изделие из таких материалов после печати (до запекания в печи) очень хрупкое. Для облегчения снятия таких деталей печать производится на поддерживающих структурах, готовые детали иногда отрезаются от платформы ручным инструментом.

Проблема удержания первого слоя изделия на платформе также является одним из недостатков аддитивных технологий.

1.2 Оборудование для многоосевой обработки

Одно из направлений решения недостатка анизотропии печатных изделий -аддитивные технологии, в которых материалы наносятся не на плоские, а на цилиндрические рабочие (приёмные) поверхности. Рассмотрим известные в настоящее время подходы в данной области.

Так, известен 3D принтер компании Zydex (рисунок 1.5), в котором печатный материал 1 с помощью аппликатора 2 наносится на вращающуюся цилиндрическую приёмную поверхность 3 (цилиндрическую платформу с отдельной угловой осью C). В процессе производства объекта аппликатор и приёмная поверхность смещаются относительно друг друга в направлении, перпендикулярном оси вращения. Способ изготовления изделий заключается в определении управляющей программы по 3D модели объекта, причём программа разделяет модель на множество плоских слоёв и составляет набор линейных (или угловых) перемещений по каждой из осей 3D принтера, которые позволяют нанести «плоские» слои на цилиндрическую приёмную поверхность в виде изогнутых слоёв [25].

Похожие устройства объёмной печати разработаны Tyco Electronics Corp. и Xerox. Основное их отличие заключается в том, что приёмную поверхность образует не платформа, а стержень, закреплённый в патроне (рисунок 1.6, [26]) или в двух опорах (рисунок 1.7, [27]). Стержень выполняет роль основания для построения объекта и может быть включён в тело изделия или удалён (механически или химически).

Рисунок 1.5 - 3D принтер компании Zydex

Рисунок 1.7 - Устройство объёмной печати Xerox

Ещё одно устройство объёмной печати (рисунок 1.8), сконструированное по образу токарного станка, основывается на использовании цилиндрических координат (Я, © (тета), X) [28]. Его отличительная особенность - возможность наносить цилиндрические слои разного типа (отрезками прямых, кольцами или винтовыми линиями).

Рисунок 1.8 - Устройство объёмной печати в цилиндрических координатах

3D печать путём наложения материала на цилиндрическое основание - частный случай общего движения к многоосевой печати, т. е. производстве объектов в

устройстве, рабочие органы которого имеют более трёх степеней подвижности. Другое его ответвление - нарезка и печать объекта изогнутыми слоями вместо плоских. Данный подход излагался в работах [29, 30], а частный вариант его реализации представлен в патенте [31] (рисунок 1.9). Из данного патента известна система 3D печати, содержащая печатающую головку на трёхкоординатном манипуляторе и плоскую приёмную поверхность, выполненную с возможностью ограниченного поворота вокруг осей X и Y (угловые оси А и В).

501

Рисунок 1.9 - Устройство для печати изогнутыми слоями

Несмотря на изменение формы слоя, этот и подобный ему приемы не способны значительно сгладить анизотропию прочностных свойств изделия. Прирост прочности на разрыв при приложении нагрузки в осевом направлении обеспечивается главным образом за счёт увеличения площади контакта соседних слоёв.

Иной способ многоосевой 3D печати изложен в патенте [32] компании Laing O'Rourke Australia Pty Ltd. (рисунок 1.10). Этот 3D принтер содержит печатающую головку и плоскую приёмную поверхность, закреплённые на манипуляторах с возможностью перемещения по трём линейным координатам и совершения угловых

перемещений вокруг одной, двух или трёх осей. Устройство реализует несколько способов построения объекта: он может производиться в виде множества плоских слоёв, изогнутых слоёв, плоских и изогнутых слоёв, ориентированных в разных направлениях, также объект может быть покрыт оболочкой в виде плоских слоёв и/или в виде кольцевых слоёв, которые наносятся на объект посредством вращения приёмной поверхности.

Figure ЗВ

Рисунок 1.10 - Устройство Laing O'Rourke Australia Pty Ltd.

Основные черты рассмотренных способов печати сведены в таблицу 1.3.

Таблица 1.3 - Сводная таблица проанализированных решений

Критерий Stratasys ¿у(1ех Tyco (роторная Xerox ЕИгаЬеЛ ЗИуеэ- Tyco (криволи-

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гущин Илья Александрович, 2023 год

Список литературы

1. Cuan-Urquizo, E., Barocio, E., Tejada-Ortigoza, V., Pipes, R. B., Rodriguez, C. A., & Roman-Flores, A. (2019). Characterization of the Mechanical Properties of FFF Structures and Materials: A Review on the Experimental, Computational and Theoretical Approaches. Materials (Basel, Switzerland), 12(6), 895. doi:10.3390/ma12060895

2. Guan, H.W.; Savalani, M.M.; Gibson, I.; Diegel, O. Influence of Fill Gap on Flexural Strength of Parts Fabricated by Curved Layer Fused Deposition Modeling. Procedia Technol. 2015, 20, 243-248.

3. Jo, W.; Kwon, O.C.; Moon, M.W. Investigation of influence of heat treatment on mechanical strength of FDM printed 3D objects. Rapid Prototyping J. 2018, 24, 637-644.

4. Rabinskiy L.N., Ripetskiy A.V., Zelenov S.V., Kuznetsova E.L. Analysis and monitoring methods of 309 technological preparation of the additive production. Journal of Industrial Pollution Control, 2017, 33. pp. 310 1178-1183.

5. Liou, F. Multi-Axis Planning System (MAPS) for Hybrid Laser Metal Deposition Processes / F. Liou, J. Ruan, T. E. Sparks // 21st Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium - An Additive Manufacturing Conference / Missouri University of Science and Technology. - Rolla, MO, USA, 2010. - P. 592-695.

6. Wang, L.; Gramlich,W.M.; Gardner, D.J. Improving the impact strength of Poly(lactic acid) (PLA) in fused layer modeling (FLM). Polymer 2017, 114, 242-248.

7. Wei Gao, Yunbo Zhang, Diogo C. Nazzetta, Karthik Ramani, and Raymond J. Cipra. 2015a. RevoMaker: Enabling Multi-directional and Functionally-embedded 3D Printing using a Rotational Cuboidal Platform. In Proceedings of the 28th Annual ACM Symposium on User Interface Software & Technology (UIST '15). ACM, New York, NY, USA, 437-446. https://doi.org/10.1145/2807442.2807476

8. Banjanin, B., Vladic, G., Pal, M., Balos, S., Dramicanin, M., Rackov, M., Knezevic, I. (2018). Consistency analysis of mechanical properties of elements produced by FDM additive manufacturing technology. Materia (Rio de Janeiro). 23. DOI: 10.1590/s1517-707620180004.0584.

9. Sapozhnikov, S.B., Leshkov, E.V., Ivanov, M.A., Yaroslavtsev, S.I., Shcherbakov, I.A. Experimental and FEM short-term tensile strength assessment of U-and sharp V-notched specimens made of ductile material (2018) PNRPU Mechanics Bulletin, (2), pp. 96-106.

10. Lykov, P.A., Baitimerov, R.M., Panfilov, A.V., Guz, A.O. The manufacturing of TiAl6V4 implants using selective laser melting technology (2017) IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 248

11. Airbus: Reimagining the future of air travel, [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.autodesk.com/customer-stories/airbus (дата обращения: 06.05.2022).

12. Tomashev, V.P., Shchelkonogov, A.E., Oreshkina, N.S., Zaitseva, T.A., Zagrebina, E.S. Management of the industrial enterprise's technological development of based on the use of additive manufacturing (2018) Lecture Notes in Engineering and Computer Science, 2238, pp. 741-746.

13. Latipova, A.T., Baitimerov, R.M. Gathering and Analysis of Experimental Data for Selective Laser Melting (2018) Proceedings - 2018 Global Smart Industry Conference, GloSIC 2018, статья № 8570096.

14. Alafaghani, A.; Qattawi, A.; Alrawi, B.; Guzman, A. Experimental Optimization of Fused Deposition Modelling Processing Parameters: A Design-for-Manufactur-ing Approach. Procedia Manuf. 2017, 10, 791-803.

15. Eryildiz, Meltem. Effect of Build Orientation on Mechanical Behaviour and Build Time of FDM 3D-Printed PLA Parts: An Experimental Investigation. 2021, 5. 116120. 10.26701/ems.881254.

16. Hambali, R.H.; Smith, P.; Rennie, A. Determination of the effect of part orientation to the strength value on additive manufacturing FFF for end-use parts by physical testing and validation via three-dimensional finite element analysis. Int. J. Mater. Eng. Innov. 2012, 3, 269-281.

17. Baitimerov, R.M., Lykov, P.A., Radionova, L.V., Akhmedianov, A.M., Samoilov, S.P. An investigation of high temperature tensile properties of selective laser melted TI-6AL-4V (2018) Proceedings of the International Conference on Progress in Additive Manufacturing, 2018-May, pp. 439-444.

18. Domashenkov, A., Plotnikova, A., Movchan, I., Bertrand, P., Peillon, N., Desplanques, B., Saunier, S., Desrayaud, C. Microstructure and physical properties of a Ni/Fe-based superalloy processed by Selective Laser Melting (2017) Additive Manufacturing, 15, pp. 66-77.

19. Baitimerov, R.M., Lykov, P.A., Radionova, L.V. Influence of heat treatment on microstructure and mechanical properties of selective laser melted tial6v4 alloy (2018) Solid State Phenomena, 284 SSP, pp. 615-620.

20. Giberti, H., Sbaglia, L., Silvestri, M. Mechatronic design for an extrusion-based additive manufacturing machine (2017) Machines, 5 (4)

21. Sukhotskiy, V., Karampelas, I.H., Garg, G., Verma, A., Tong, M., Vader, S., Vader, Z., & Furlani, E.P. (2017). Magnetohydrodynamic Drop-on-Demand Liquid Metal 3 D Printing.

22. Ala'aldin Alafaghani, Ala Qattawi, Buraaq Alrawi, Arturo Guzman, Experimental Optimization of Fused Deposition Modelling Processing Parameters: A Design-for-Manufacturing Approach, Procedia Manufacturing, Volume 10, 2017, Pages 791803, ISSN 2351-9789

23. Additive manufacturing method for building three-dimensional objects with core-shell arrangements, and three-dimensional objects thereof, US2013224423 A1, дата публикации 29.08.2013г, STRATASYS INC.

24. 3D Printing Processes: Free Beginner's Guide 3D Printing Industry [Электронный ресурс] / 3D Printing Industry. - 2012. - Режим доступа: http://3dprint-ingindustry.com/3d-printing-basics-free-beginners-guide/processes/ (дата обращения: 16.03.2022).

25. 3d printing on a rotating cylindrical surface, US2012165969 А1, дата публикации 28.06.2012г., Zydex Pty Ltd

26. Apparatus and method for rotary three-dimensional printing, US2016096323 А1, дата публикации 07.04.2016г., Tyco Electronics Corp.

27. Method for building three-dimensional cylindrical objects, US2018244033 А1, дата публикации 30.08.2018г., Xerox Corp.

28. Additive lathe that prints in cylindrical coordinates, US2018297280 А1, дата публикации 18.10.2018г., Elizabeth Silvestro

29. Lufeng Chen, Man-Fai Chung, Yaobin Tian, Ajay Joneja, Kai Tang, Variable-depth curved layer fused deposition modeling of thin-shells, Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, Volume 57, 2019, Pages 422-434, ISSN 0736-5845

30. Ke Xu, Yingguang Li, Lufeng Chen, Kai Tang, Curved layer based process planning for multi-axis volume printing of freeform parts, Computer-Aided Design, Volume 114, 2019, Pages 51-63, ISSN 0010-4485

31. 3D printing system WO 2016030782 A1 (кл. B29C 67/00, опубл. 03.03.2016), Tyco Electronics Corp.

32. Apparatus for fabricating an object, WO 2016019435 А1, дата публикации 11.02.2016г., LAING O'ROURKE AUSTRALIA PTY LIMITED

33. Burns, M. Automated Fabrication / M. Burns. - Los Angeles, CA, USA: En-nex Corporation, 2000. - 98 p.

34. Grimm, Т. User's Guide to Rapid Prototyping / T. Grimm. - Dearborn, MI, USA: Society of Manufacturing Engineers, 2004. - 397 р.

35. 3MF Specification [Электронный ресурс] / 3MF Consortium - 2018. - Режим доступа: https://3mf.io/specification/ (дата обращения: 16.05.2022).

36. Slicing Triangle Meshes: An Asymptotically Optimal Algorithm [Электронный ресурс] / DAINF - UTFPR. - 2014. - Режим доступа: http://www.dainf.ct.utfpr.edu.br/murilo/public/slicing.pdf (дата обращения: 16.03.2022).

37. Cura Engine [Электронный ресурс] / Ultimaker B.V. - 2014. - Режим доступа: https://github.com/Ultimaker/CuraEngine/blob/master/README.md (дата обращения: 16.03.2022).

38. The Slic3r Manual [Электронный ресурс] / Aleph Objects, Inc. - 2014. -Режим доступа: http://manual.slic3r.org/ (дата обращения: 16.03.2018).

39. Simplify3D - 3D printing slicing software [Электронный ресурс] / Sim-plify3D. - 2013. - Режим доступа: https://www.simplify3d.com/software/ (дата обращения: 16.03.2018).

40. ISO 3592:2000. Industrial automation systems - Numerical control of machines - NC processor output - File structure and language format.

41. She C.-H. Design of a generic five-axis postprocessor based on generalized kinematics model of machine tool / She C.-H., Chang C.-C. // International Journal of Machine Tools and Manufacture. - 47 (3-4) - P. 537-545.

42. Cope, M. 5-Axis Programming: programming with tool vectors [Электронный ресурс] / Mike Cope - 2013. - Режим доступа: http://blog.hurco.com/blog/bid/309807/5-axis-programming-programming-with-tool-vectors? (дата обращения: 16.05.2022).

43. Study of the multi-axis FFF 3D printing process / А.А. Яковлев, А.В. Дроботов, И.А. Гущин, И.С. Торубаров // 9th International Conference on System Modeling and Advancement in Research Trends (SMART-2020) (IEEE Conference ID: 50582) (4th-5th December, 2020) : Proceedings / ed.-in-chief: Rakesh Kumar Dwivedi ; eds.: A. Kr. Saxena [et al.] ; Faculty of Engineering & Computing Sciences Teerthanker Mahaveer University (Moradabad, India), IEEE UP Section (India). - New Delhi (India), 2020. - P. 268-272.

44. Strength Increasing Additive Manufacturing Fused Filament Fabrication Technology, Based on Spiral Toolpath Material Deposition / А.Р. Авдеев, А.А. Швец, И.А. Гущин, И.С. Торубаров, А.В. Дроботов, А.М. Макаров, А.Л. Плотников, Ю.П. Сердобинцев // Machines : [Open Access Journal]. - 2019. - Vol. 7, Issue 3. - 18 p. -doi: 10.3390/machines7030057. - URL : https://www.mdpi.com/2075-1702/7/3/57.

45. Попов, А.Ю. Model Preparation Algorithm for 3D Printing with Discrete Rotation [Электронный ресурс] / А.Ю. Попов, И.А. Гущин, А.В. Дроботов // 2019 International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing (ICIEAM) (Sochi, Russia, 25-29 March, 2019) / South Ural State University (national research university), IEEE Industry Applications Society, IEEE Power Electronics Society [et al.]. - [Publisher: IEEE], 2019. - P. 1-5. - DOI: 10.1109/ICIEAM.2019.8742958.

46. Automatic Calculation of Material Laying Trajectories When Preparing 3D Models for Five-Axis FFF Printing with Continuous Fiber Reinforcement / И.А. Гущин, И.С. Торубаров, А. Швец, А.А. Яковлев, А.Л. Плотников, А.Е. Андреев // Creativity

in Intelligent Technologies and Data Science : 4th International Conference CIT&DS 2021 (Volgograd, Russia, September 20-23, 2021) : Proceedings / eds.: A. G. Kravets, M. Shcherbakov, D. Parygin, P. P. Groumpos ; Volgograd State Technical University [et al.]. - Cham (Switzerland) : Springer Nature Switzerland AG, 2021. - P. 282-295. - URL: https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-030-87034-8. - (Book ser.: Communications in Computer and Information Science (CCIS) ; vol. 1448).

47. STE Slicer [Электронный ресурс] / Stereotech LLC. - 2020. - Режим доступа: https://github.com/Stereotech/STE-Slicer/ (дата обращения: 16.03.2022).

48. Cura [Электронный ресурс] / Ultimaker B.V. - 2014. - Режим доступа: https://github.com/Ultimaker/Cura/blob/master/README.md (дата обращения: 16.03.2022).

49. Python Docs [Электронный ресурс] / Python Software Foundation - 2022. - Режим доступа: https://docs.python.org/3/ (дата обращения: 16.03.2022).

50. PyQt 5 [Электронный ресурс] / Riverbank Computing Limited- 2022. - Режим доступа: https://riverbankcomputing.com/software/pyqt/intro (дата обращения: 16.03.2022).

51. Protocol Buffers [Электронный ресурс] / Google Developers - 2022. - Режим доступа: https://developers.google.com/protocol-buffers (дата обращения: 16.03.2022).

52. Trimesh [Электронный ресурс] / Michael Dawson-Haggerty - 2022. - Режим доступа https://trimsh.org/index.html (дата обращения: 16.03.2022).

53. 56317-14: Машины испытательные универсальные UT [Электронный ресурс] / Справочник измерительного оборудования - 2022. - Режим доступа: http://www.kip-guide.ru/info/56317-14 (дата обращения: 16.03.2022).

54. Протокол .№3/C-REC ABS. Определение характеристик сжатия пластиков [Электронный ресурс] / АНО «ЦИСИС ФМТ» - 2016. - Режим доступа: rec3d.ru/images/certs/mater/zshatie%20ABS.pdf (дата обращения: 16.03.2022).

55. Протокол .№3/C-REC АВ S. Определение характеристик сжатия пластиков [Электронный ресурс] / АНО «ЦИСИС ФМТ» - 2016. - Режим доступа: rec3d.ru/images/certs/mater/zshatie%20ABS.pdf (дата обращения: 16.03.2022).

56. Протокол №3/M-REC ABS. Определение характеристик пластиков при изгибе [Электронный ресурс] / АНО «ЦИСИС ФМТ» - 2016. - Режим доступа: rec3d.ru/images/certs/mater/izgib%20ABS.pdf (дата обращения: 16.03.2022).

57. Печать PEEK на Hercules G2. Проверка материала на прочность [Электронный ресурс] / ООО «Компания ИМПРИНТА» - 2022. - Режим доступа: https://www.youtube.com/watch?v=kZLAcbAKUpY (дата обращения: 16.03.2022).

58. Развитие технологии 3D печати с армированием непрерывным волокном / И.С. Торубаров, A.B. Дроботов, А.Л. Плотников, И.А. Гущин // Известия ВолгГТУ. Сер. Прогрессивные технологии в машиностроении. - Волгоград, 2021. -№ 8 (255). - C. 81-86.

59. Переработка алгоритма и программной реализации прототипа дискретного слайсера / А.Е. Андреев, А.В. Дроботов, И.А. Коптелова, И.А. Гущин, В.Г. Кизилов, Н.А. Скрипников // Инженерный вестник Дона : сетевой научный журнал. - 2020. - № 12. - 11 с. - URL : http : //www. ivdon.ru/ru/magazine/archive/n 12y2020/6746.

60. Повышение производительности дискретного слайсера для аддитивных производств / А.Е. Андреев, А.В. Дроботов, А.М. Макаров, И.А. Гущин, В.Г. Кизилов // Параллельные вычислительные технологии - XV : международная конференция ПаВТ'2021 (г. Волгоград, 30 марта - 1 апреля 2021 г.) : короткие статьи и описания плакатов / РАН, Суперкомпьютерный консорциум университетов России, РФФИ. - Челябинск, 2021. - C. 143-150. - URL: http : //omega. sp. susu. ru/pavt2021/proceedings .pdf.

61. Производство манжетных уплотнений поршня методами 3D- и 5D-^-чати / И.С. Торубаров, А.В. Дроботов, И.А. Гущин, А.Л. Плотников, А.Р. Авдеев // Аддитивные технологии: настоящее и будущее : материалы VII Междунар. конф. (г. Москва, 7-8 октября 2021 г.) / редкол.: С. В. Неруш [и др.] ; НИЦ «Курчатовский институт» - ВИАМ [и др.]. - Москва, 2021. - C. 120-133. - URL: https://conf.viam.ru/conf/344/proceedings.

62. Торубаров, И.С. Методика калибровки пятиосевого FFF 3D принтера / И.С. Торубаров, И.А. Гущин // XXIV Региональная конференция молодых учёных

и исследователей Волгоградской области (г. Волгоград, 3-6 декабря 2019 г.) : сб. материалов конф. / редкол.: С. В. Кузьмин (отв. ред.) [и др.] ; Комитет образования, науки и молодёжной политики Волгоградской обл., ГБУ ВО «Центр молодёжной политики», Волгоградский гос. технический ун-т. - Волгоград, 2020. - С 56-58.

63. Торубаров, И.С. Способы повышения производительности технологии объёмной печати методом экструдирования расплава / И.С. Торубаров, И.А. Гущин // XXIII Региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области (г. Волгоград, 11-14 декабря 2018 г.) : тез. докл. / редкол.: А. В. Навроцкий (отв. ред.) [и др.] ; Комитет образования, науки и молодёжной политики Волгоградской обл., Совет ректоров вузов Волгоградской обл., Волгоградский гос. техн. ун-т. -Волгоград, 2019. - а 62-63.

64. Гущин, И.А. Разработка автоматизированной системы для подготовки управляющей программы многоосевым 3D-принтером / И.А. Гущин // Смотр-конкурс научных, конструкторских и технологических работ студентов Волгоградского государственного технического университета (г. Волгоград, 16-20 апреля 2018 г.) : тез. докл. / редкол.: А. В. Навроцкий (отв. ред.) [и др.] ; Волгоградский гос. техн. ун-т, Совет СНТО. - Волгоград, 2018. - С. 19-20.

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Свидетельства на программы для ЭВМ и патенты

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

RU2019617998

"У

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ

ГОСУДАРСТВЕННАЯ РЕГИСТРАЦИЯ ПРОГРАММЫ ДЛЯ ЭВМ

Номер регистрации (свидетельства): 2019617998 Дата регистрации: 25.06.2019 Номер и дата поступления заявки: 2019616800 05.06.2019 Дата публикации и номер бюллетеня: 25.06.2019 Бюл. № 7

Автор(ы):

Попов Александр Юрьевич (ИЩ Гущин Илья Александрович (1Ш), Дроботов Алексей Владимирович (1Ш), Швец Андрей Александрович Авдеев Артём Романович (КЦ)

Правообладатель(и):

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный технический университет» (ВолгГТУ) (КЦ)

Название программы для ЭВМ:

Расчет траектории перемещения печатающей головки ЗО принтера с дополнительными степенями свободы для печати изделий с дискретным поворотом

Программа предназначена для автоматического создания управляющих программ (gcode) для 3D принтера с дополнительными степенями свободы. Программа анализирует объемную модель изделия в формате STL и производит ее деление на слои для печати, причем каждый слой располагается в плоскости, наклоненной на некоторый, автоматически определяемый угол. Затем производится расчет траектории перемещения печатающей головки 3D принтера в данной плоскости для построения изделия, а также скорости перемещения и подачи материала. Область применения - многокоординатные станки с числовым программным управлением.

Язык программирования: С#

Объем программы для ЭВМ: 23 Кб

Реферат:

Стр: 1

US 20220168962A1

(i9) United States

(i2) Patent Application Publication (io> Pub. No.: US 2022/0168962 A1 AVDEEVetal. (43) Pub. Date: J un. 2,2022

(54) METIIOD AND DEVICE FOR PRODUCING ARTICLES BY ADDITIVE MANUFACTURING

(71) Applicant: STEREOTECH LIMITED

LIABILITY COMPANY. Volgograd (RU)

(72) Inventors: Artcm Romanovich AVDEEV.

Volgograd (RU): Ilya Alcxandrovich GUSCHIN, Volgograd (RU): Alexev Vladlmlrovlch DROBOTOV. Volgograd (RU); Andrev Alexandrovlch SHVETS, Volgograd (RU)

(21) Appl. No.:

(22) PCT Filed: (86) PCT No.:

17/436,051

Jan. 24, 2020

PCT/RU2020/050006

§ 371 (c)(1), (2) Date:

(30)

Sep. 2, 2021 Foreign Application Priority Data

Mar. 11, 2019 (RU) ................................ 2018144131

Publication Classification

(51) Int. CI.

B29C 64/393 (2006.01)

B29C 64/209 (2006.01 )

B29C 64/241 (2006.01)

B29C 64/2.16 (2006.01 )

(52) U.S. CI.

CPC .......... B29C 64/393 (2017.08): B29C 64/209

(2017.08); B33Y 10/00 (2014.12); B29C 64/236 (2017.08); B29C 64/241 (2017.08)

(57)

ABSTRACT

The claimed group of inventions relates to the technology of layerwise objects production based on a digital model, using a fibrous molten material. The 3D objects additive produc-

tion method includes stages at which a digital 3D model of the specified object is created, the model is divided into the product aire and product body which are separated into the flat and curved layers, respectively, and the construction data is prepared: after that, the construction data is sent to the controlling unit, the product position relative to the receiving surface (10) is adjusted, the material necessary for this process is supplied, the zero coordinates are determined for the print head (2) position along the X-axis, for the transfer device (13) position along the Z-axis and for the first structural element (12) position about the X-axis, the receiving surface (10) is brought into horizontal position, the first part of the substrate (26) is produced on the receiving surface, the base of the same substrate protruding beyond the receiving surface (10) borders and being located along the butt end of the latter, the position of the receiving surface (10) is changed to vertical one, the flat substrate (27) is produced using the first part of the substrate (26) as a basis, the core (28) is produced on the second part of the substrate (27), the position of the receiving surface (10) is changed to horizontal one. the product body (30) is produced by applying material onto the core (28) in layers. The 3D objects additive production device (1) comprises at least one print head (2) for feeding the material, the same print head being configured to move along the X-axis and/or along the Y-axis, at least one motor (3) for feeding the material, at least two motors (4.5) for moving the print head (2). at least one guide (6) for moving the print head (2) along the X-axis, at least two guides (7. 8) lor moving the print head (2) along the Y-axis. the same guides being arranged at the opposite sides of the print head (2) across at least one guide (6) for moving the print head (2) along the X-axis, unit (9) designed to accommodate the receiving surface (10) and the receiving surface (10) for receiving the material supplied from the print head (2). wherein the unit (9) is configured in the form of at least the first and the second structural elements (12.11) and is equipped with the transfer device (13) for moving along the Z-axis perpendicular to the X-Y plane, at least one second structural element (11) fixed on the transfer device (13) on one side and movably connected to at least the first structural element (12) on the opposite side, wherein at least one first structural element (12) is configured to rotate about the X-axis, the receiving surface (10) is arranged on the first structural element (12) heing configured to rotate about the Z-axis, the said unit (9) comprising at least one motor (14) for moving along the Z-axis. at least two guides (15. 16) for moving along the Z-axis. at least one motor (17) for rotating the first structural element (12) about the X-axis and at least one motor (18) for rotating the receiving cylindrical surface (10) about the Z-axis.

US 20220168962A1

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Модуль BackendManager.py

class BackendManager:

_instance = None #type: BackendManager

currendBackendChanged = Signal()

printDurationMessage = Signal()

def _init_(self, application) -> None:

if BackendManager._instance is not None:

raise RuntimeError("Try to create singleton '%s' more than once" %

self._class_._name_)

BackendManager._instance = self

self._application = application # type: Application self._container_registry = self._application.getContainerRegistry() self._global_container_stack = None self._backends_by_id = {} # type: Dict[str, Backend] self._backends_by_type = {} # type: Dict[str, Backend] self._backends_id_to_type_map = {} # type: Dict[str, str] self._current_backend = None # type: Optional[Backend] self._application.globalContainerStackChanged.connect(self._onGlobalCon-tainerStackChanged)

def _onGlobalContainerStackChanged(self):

self._global_container_stack = self._application.getGlobalContainerStack() self._global_container_stack.propertyChanged.connect(

self._onSettingChanged) printing_mode = self._global_container_stack.getProperty("printing_mode",

"value")

if printing_mode in backend_types: if self._current_backend:

self._current_backend.setCurrent(False) self._current_backend = self.getBackendByType(printing_mode) self._current_backend.setCurrent(True)

def addBackendEngine(self, backend: "Backend") -> None: if backend.getPluginId() not in self._backends_by_id:

self._backends_by_id[backend.getPluginId()] = backend

backend.printDurationMessage.connect(self._onPrintDurationMessage)

metadata = PluginRegistry.getInstance().getMetaData(backend.getPlugi-

nId())

backend_type = metadata["backend_engine"].get("type", "") if backend_type in backend_types:

self._backends_by_type[backend_type] = backend

self._backends_id_to_type_map[backend.getPluginId()] = backend_type if self._current_backend is None:

self._current_backend = self._backends_by_id[backend.getPluginId()] self._current_backend.setCurrent(True) self.currendBackendChanged.emit() metadata_types = metadata["backend_engine"].get("types", []) for metadata_type in metadata_types: if metadata_type in backend_types:

self._backends_by_type[metadata_type] = backend self._backends_id_to_type_map[backend.getPluginId()] =

metadata_type

if self._current_backend is None:

self._current_backend = self._backends_by_id[backend.getPlugi-

nId()]

self._current_backend.setCurrent(True)

self.currendBackendChanged.emit()

else:

raise BackendAlreadyAdded("Backend with id %s was already added. Backends must have unique ids.", backend.getPluginId())

def getBackends(self) -> Dict[str, "Backend"]: return self._backends_by_id

def getBackendById(self, key: str) -> Optional["Backend"]: if key in self._backends_by_id:

return self._backends_by_id[key] else:

return None

def getBackendByType(self, backend_type: str) -> Optional["Backend"]: if backend_type in self._backends_by_type:

return self._backends_by_type[backend_type] else:

return None

def getCurrentBackend(self) -> Optional[Backend]: return self, current backend

def _onSettingChanged(self, setting_key: str, property_name: str) -> None: if property_name == "value" and setting_key == "printing_mode":

value = self._global_container_stack.getProperty(setting_key, prop-

erty_name)

if value is not None:

current_type = self._backends_id_to_type_map[self._cur-

rent_backend.getPluginId()]

if current_type != value and value in backend_types: new_backend = self.getBackendByType(value) if new_backend is not None:

self._current_backend.setCurrent(False) self._current_backend = new_backend self._current_backend.setCurrent(True) self.currendBackendChanged.emit()

ПРИЛОЖЕНИЕ В. Модуль Slicer.cpp

void SliceRound(std::list<C2DSlicerLine> *lines, double z, double *dview, double

*points, DWORD dwpointscount, DWORD *indexes, DWORD indexescount, double *pdDistances) {

double zBound[2] = {z * 0.95, z * 1.05}; double stepcount = 64; //*(1+(int)z/10);

double dfi = 2. * PI / stepcount; double ficurr = dfi / 2;

CGCodeSlicer GCodeSlicer;

std::list<CTraceInfo> vtl; std::list<CTraceInfo> vt2;

std::vector<CTrg> triangles;

DWORD i = 0;

double dBoxXYminXYmax[4];

while (i < indexescount) {

CPnt p[3] = {

CPnt(points + indexes[i + 0] * 3), CPnt(points + indexes[i + 1] * 3), CPnt(points + indexes[i + 2] * 3),

};

dBoxXYminXYmax[0] = min(p[0].crd[0], min(p[1].crd[0], p[2].crd[0])); dBoxXYminXYmax[l] = min(p[0].crd[l], min(p[l].crd[l], p[2].crd[l])); dBoxXYminXYmax[2] = max(p[0].crd[0], max(p[l].crd[0], p[2].crd[0])); dBoxXYminXYmax[3] = max(p[0].crd[l], max(p[l].crd[l], p[2].crd[l]));

if (dBoxXYminXYmax[0] > zBound[1] ||

dBoxXYminXYmax[l] > zBound[l] ||

dBoxXYminXYmax[2] < -zBound[1] | |

dBoxXYminXYmax[3] < -zBound[l])

{

}

i += 3; continue;

if (pdDistances[i / 3] < zBound[0]) {

i += 3; continue;

}

double d;

for (int j = 0; j < 3; j++) {

d = p[j].crd[0]; p[j].crd[0] = p[j].crd[1]; p[j].crd[1] = p[j].crd[2]; p[j].crd[2] = d;

}

triangles.push_back(CTrg(p[0], p[1], p[2])); i += 3;

}

double matrix[16] = {1, 0, 0, 0,

0, 1, 0, 0,

0, 0, 1, 0,

0, 0, 0, 1};

double matrix_half[16] = {1, 0, 0, 0,

0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1}; double matrixr[16] = {1, 0, 0, 0,

0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1};

CPnt zdir(0, 1, 0); Rotate(matrix, zdir.crd, dfi); Rotate(matrix_half, zdir.crd, dfi / 2); double Y = abs(z * sin(dfi / 2));

Y = abs(z * tan(dfi / 2));

for (int i = 0; i < stepcount; i++) {

Sleep(0);

for (DWORD pt = 0; pt < triangles.size(); pt++) // std::list<CTrg>::itera-

tor pt = triangles.begin(); {

if (i == 0) {

for (int j = 0; j < 3; j++) {

VectorMultMatrix(triangles[pt].pnt[j].crd, matrix_half, FALSE);

}

}

double p1[3], p2[3];

memset(p1, 0, sizeof(double) * 3);

memset(p2, 0, sizeof(double) * 3);

if (GetTriangleCrossWithZ(

triangles[pt].pnt[0].crd, triangles[pt].pnt[1].crd, trian-

gles[pt].pnt[2].crd,

z, p1, p2))

{

if (((p1[0] < -Y) && (p2[0] < -Y)) || ((p1[0] > Y) && (p2[0] > Y)))

{ }

else {

if (p1[0] >= -Y && p1[0] <= Y && p2[0] >= -Y && p2[0] <= Y) {

p1[0] = ficurr + asin(p1[0] / sqrt(z * z + p1[0] * p1[0])); p2[0] = ficurr + asin(p2[0] / sqrt(z * z + p2[0] * p2[0]));

double p12[2] = {p1[1], p1[0]}; double p22[2] = {p2[1], p2[0]};

C2DSlicerLine line(p12, p22); lines->push_back(line);

}

else {

if (abs(p1[0] - p2[0]) > POLARQUALYTY) {

if ((p1[0] < -Y) jj (p1[0] > Y)) {

double k = (p2[1] - p1[1]) / abs(p1[0] - p2[0]); double d;

if (p1[0] < -Y) {

d = abs(-Y - p1[0]); p1[0] = -Y;

}

if (p1[0] > Y) {

d = abs(Y - p1[0]); p1[0] = Y;

}

p1[1] += d * k;

}

if ((p2[0] > Y) jj (p2[0] < -Y)) {

double k = (p1[1] - p2[1]) / abs(p1[0] - p2[0]); double d;

if (p2[0] < -Y) {

d = abs(-Y - p2[0]); p2[0] = -Y;

}

if (p2[0] > Y) {

d = abs(p2[0] - Y); p2[0] = Y;

}

p2[1] += d * k;

}

p1[0] = ficurr + asin(p1[0] / sqrt(z * z + p1[0] *

p1[0]));

p2[0] = ficurr + asin(p2[0] / sqrt(z * z + p2[0] *

p2[0]));

double p12[2] = {p1[1], p1[0]}; double p22[2] = {p2[1], p2[0]};

C2DSlicerLine line(p12, p22); lines->push_back(line);

}

}

}

}

for (int j = 0; j < З; j++)

{

// VectorMultMatrix(pt->pnt[j].crd,matrix,FALSE); VectorMultMatrix(triangles[pt].pnt[j].crd, matrix, FALSE);

}

}

ficurr += dfi;

}

}

void RoundPoints(double *pd, DWORD dw) {

double r; double z; double fi;

for (DWORD i = 0; i < dw; i++) {

r = pd[2]; z = pd[0]; fi = pd[1];

pd[0] = r * cos(fi); pd[1] = r * sin(fi); pd[2] = z;

pd += PNTSZ;

}

}

void SliceObjectRound(double step, double zmax,

double *dview, double *points, DWORD dwpointscount, DWORD *indexes, DWORD indexescount,

double k_simplify_round, int ThreadsCount)

{

double *pdDistances = NULL; double dr = step; DWORD id = 0; _TRY_

pdDistances = new double[indexescount / 3 + 1];

if (pdDistances == NULL) {

SetStatusInfo(pMainFrame, " FAILED to create pdDistances"); return;

}

_CATCHFINAL_

_TRY_ {

DWORD i = 0;

while (i < indexescount / 3) {

CPnt p[3] = {

CPnt(points + indexes[i * 3 + 0] * 3), CPnt(points + indexes[i * 3 + 1] * 3), CPnt(points + indexes[i * 3 + 2] * 3),

};

if (dview) {

VectorMultMatrix(p[0].crd, dview, TRUE); VectorMultMatrix(p[1].crd, dview, TRUE);

VectorMultMatrix(p[2].crd, dview, TRUE);

}

double ddistances[3] = {p[0].Length(), p[1].Length(), p[2].Length()}; pdDistances[i] = max(max(ddistances[0], ddistances[1]), ddistances[2]); i++;

}

}

std: :list<HANDLE> ThreadsIdList;

while (dr < zmax) {

while (ThreadsIdList.begin() != ThreadsIdList.end()) {

if (WaitForSingleObject(*ThreadsIdList.begin(), 0) == WAIT_OBJECT_0) {

CloseHandle(*ThreadsIdList.begin()); ThreadsIdList.pop_front();

}

else {

break;

}

}

if (CCore::instance()->m_bNeedToStopThread) {

return;

}

if (ThreadsIdList.size() < (DWORD)ThreadsCount) {

CSliceRoundInfo *pinfo = new CSliceRoundInfo;

pinfo->pSlicer = this;

pinfo->id = id;

pinfo->z = dr;

pinfo->dview = NULL;

pinfo->points = points;

pinfo->dwpointscount = dwpointscount;

pinfo->indexes = indexes;

pinfo->indexescount = indexescount;

pinfo->pdDistances = pdDistances;

pinfo->k = k_simplify_round; {

C2DSlicerLayer *p = data.GetLayer(id, dr);

}

HANDLE h = (HANDLE)CreateThread(NULL, 0, SliceObjectRound_Thread, (LPVOID)pinfo, 0, NULL);

if (h) {

ThreadsIdList.push_back(h); dr += step; id++;

SetStatusInfo(pMainFrame, " completed %.02f 100. * dr /

zmax);

}

else

{

SetStatusInfo(pMainFrame, " FAILED to create thread");

}

}

else {

Sleep(10);

}

}

while (ThreadsIdList.begin() != ThreadsIdList.end()) {

if (WaitForSingleObject(*ThreadsIdList.begin(), 0) == WAIT_OBJECT_0) {

CloseHandle(*ThreadsIdList.begin()); ThreadsIdList.pop_front();

}

else {

Sleep(100);

}

}

_CATCHFINAL_ if (pdDistances)

delete pdDistances;

}

ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Акты внедрений

Общество с ограниченном ответственностью «Стереотек»

ИНН 3459068062 ОГРН 1163443057800 КПП 346001001

Адрес 400001. Волгоградская область, го горол-герой Волгоград,

г Волгоград, ул им. Циолковского, д 9а, офис 14.

тел : [phone]

E-mail infaw:'5dtech pro Web: siereotech org

Stereotech

50 «kJitwe manufacturing

АКТ

о внедрении научных результатов кандидатской диссертационной работы Гущина Ильи Александровича

Настоящий актом подтверждается, что результаты диссертационного исследования Гущина Ильи Александровича «Разработка процесса технологической подготовки пятиосевого аддитивного производства изделий повышенной прочности» переданы в компанию ООО «Стереотек» и применяются при разработке и внедрении 50 принтеров

Применение результатов диссертационной работы позволило:

I Применять пятиосевую печать при изготовлении запасных частей промышленного оборудования

2. Повысить прочность изготавливаемых деталей и увеличить срок службы промышленного оборудования

3. Применение криволинейных слоев свободной формы позволит расширить диапазон деталей, для которых появится возможность минимизации расхода использованного материала, времени изготовления, а также повышения прочности в местах приложения нагрузок

Полученные результаты внедрения, позволяют сделать вывод о допустимости практического использования предложенных в диссертационном исследовании подходов.

Генеральный директор ООО «Стереотек»

А Р. Авдеев

п

Северсталь

Метиз

ЯНгсъо* оз-ю-ч; ьв-оз

Генеральному директору ООО «Стереотек» Авдееву А.Р.

от

Уважаемый Артем Романович!

На площадке волгоградского филиала компании «Северсталь канаты* проведены опытно-промышленные испытания напечатанных Вашим предприятием колодок тормоза шпули канатной машины

Опираясь на промежуточные результаты испытаний, можно сделать вывод о том, что детали, ооэданные с помощью 5Д-технологий, по эксплуатационным характеристикам не уступают оригинальным деталям На текущий момент колодки показали наработку в 40 рабочих смен, при текущем осмотре визуальных дефектов и износа не обнаружено. Сейчас колодки продолжают эксплуатироваться.

За время использования не было выявлено отклонений в работе основного технологического оборудования

Благодарим сотрудников ООО «Стереоте*» за высокий уровень качества продукции и клиентский сервис

Исполнительный директор филиала «Волгоградский» АО «Северсталь канаты»

ЮГ Блинков

АО 'Северсталь канаты* ул. 50-летня Октября, 1/33, г, Череповец. Вела опекая область, Россия, 162610

Т: [phone] Ф: *7 (8202) 53 85 20 тЬ>#иуегйа)те11г.сот «rww.severstafmelU.com

Достичь большего вместе

ОГРН 1143528011000. ИНН 3528219741, КПП352801001

«Московский офис»: 127299, Россия, г. Москва, ул Клары Цгткда, 2, тел.: +7 («5) 926-77-66. факс «7 [phone] Филиал >Волгоградский»: 400031, Россия, г Волгоград, ул Бахтурова. 12, тел: »7 (8442) 63 40-13.тел: *7 [phone]

MASCO GLASS

ООО «МГ». ИНН 3443126460 КПП 344301001, ОГРН 1153443024833 Юридический адрес: 400075, г. Волгоград, ул. Краснополянская. 74Д телефон:[phone] e-mail: [e-mail]

видимо-невидимо.

www.mascoglass.ru

Исх. №_

от « 30 » сентября 2022 г.