HotFill: cooling time constrained raster-fill planning algorithm for extrusion 3D printing

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Santos, Elis Cassiana Nakonetchnei dos
• Orientador(a): Minetto, Rodrigo
• Banca de defesa: Silva, Jorge Vicente Lopes da , Lüders, Ricardo , Minetto, Rodrigo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Manufatura Aditiva; Impressão tridimensional; Termoplásticos; Algorítmos; Python (Linguagem de programação de computador); Additive manufacturing; Three-dimensional printing; Thermoplastics; Algorithms; Python (Computer program language)
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/28962

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.