Search academic texts

Registration Number

0824U001200, PhD dissertation

Title

Improvement of three-dimensional printing equipment for manufacturing parts and products of light industry

Author

Andrii O. Polishchuk,

popup.head Mykola Y. Skyba
popup.opponent Mark H. Zaliubovskyi
popup.opponent Volodymyr V. Statsenko
popup.opponent Yurij Y. Shcherban
popup.review Vyacheslav O. Kharzhevskyi

Status

Доктор філософії, 133, Галузеве машинобудування

Date

10-05-2024

Description

У результаті виконання дисертаційної роботи було розв’язано актуальну науково-технічну задачу удосконалення обладнання тривимірного друку для виготовлення деталей та виробів легкої промисловості. Зв`язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Один із розділів роботи виконаний у рамках договору про творчу співдружність між ПП «Кредо» та Хмельницьким національним університетом: «Розробка обладнання для рециклінгу полімерних відходів взуттєвого виробництва» (№ 02-2021ТС, 0121U110126). Об’єктом дослідження є процеси тривимірного друку при виготовлені деталей та виробів легкої промисловості. Предметом дослідження є шнековий екструдер обладнання тривимірного друку для виготовлення деталей та виробів легкої промисловості. Метою дисертаційної роботи є удосконалення обладнання тривимірного друку за рахунок встановлення шнекового екструдера, що використовує гранули чи подрібнені відходи полімерів у якості вихідної сировини для виготовлення деталей та виробів легкої промисловості. Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному: вперше експериментально отримано регресійні рівняння, що враховують залежність об’ємної продуктивності шнекового екструдера від основних параметрів: діаметра подрібнених полімерних відходів, частоти обертання шнеку та температури плавлення полімеру для двох видів пластиків – ABS та TPU, що дає змогу оптимізувати процес виготовлення деталей та виробів легкої промисловості; отримав подальший розвиток аналітичний метод визначення основних параметрів шнекового екструдера обладнання тривимірного друку, який включає розрахунок коефіцієнта опору сопел, об’ємної продуктивності, тиску в шнековому каналі, потужності приводу, що дає можливість оптимізації конструктивних елементів екструзійного устаткування; розроблено нову систему охолодження шнекового екструдера обладнання тривимірного друку з використанням теплового бар’єру і повітряного обдуву та досліджено у програмному середовищі SolidWorks Simulation розподіл температур в різних його зонах, що запобігає перегріву полімерного матеріалу в завантажувальному бункері та підтримує стабільність процесу виготовлення деталей і виробів; експериментально здійснено дослідження характеристик подрібнених полімерних відходів, як вихідної сировини для шнекового екструдера обладнання тривимірного друку, та побудовано регресійну модель залежності насипної густини від діаметра часток, які є важливими для розрахунку тиску в зоні живлення екструдера. Практичне значення одержаних результатів полягає у використанні удосконаленого обладнання тривимірного друку на підприємствах легкої промисловості та на фірмах, що спеціалізуються на продажі та сервісному обслуговуванні швейного устаткування. У вступній частині представлено комплексний огляд дослідження, який включає обґрунтування актуальності теми, визначення цілей та задач, а також зв’язок роботи з науковими планами, програмами та темами. Сформульовано мету, об’єкт і предмет дослідження, описано наукову новизну та практичне застосування результатів роботи. У першому розділі здійснюється аналіз сучасного стану та перспектив застосування технологій тривимірного друку в легкій промисловості. У другому розділі розглядаються ключові характеристики шнекового екструдера обладнання тривимірного друку, включаючи детальний аналіз його основних параметрів в зонах живлення та дозування. Наводяться формули визначення об’ємної продуктивності екструдера. Наводиться залежність для визначення потужності приводу екструдера. У третьому розділі здійснюється удосконалення обладнання тривимірного друку з шнековим екструдером для переробки подрібнених полімерів. Розроблено та виготовлено шнековий екструдер, синхронізовано його роботу із обладнанням тривимірного друку. Досліджено систему охолодження шнекового екструдера. В четвертому розділі здійснюється визначення експериментальним шляхом фізико-механічних властивостей подрібнених полімерних відходів. Виводяться регресійні рівняння об’ємної продуктивності в залежності від діаметра подрібненого полімеру, частоти обертання шнеку та температури плавлення пластику. В п’ятому розділі проводяться експериментальні дослідження фізико-механічних характеристик зразків, виготовлених за допомогою обладнання об’ємного друку із подрібнених полімерних відходів. Наводяться шляхи та приклади його застосування для створення деталей та виробів легкої промисловості. У додатках наведено: наукові публікації, в яких відображено основні наукові результати роботи; відомості про апробацію результатів дисертації; патент та акти про впровадження результатів роботи. Ключові слова: легка промисловість, тривимірний друк, 3D-принтер, шнековий екструдер.