Investigation of the strength property of 3D printed products in bending deformation to optimize material distribution

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The article considers a method of optimal material distribution inside a 3D printed sample. Several variants of material distribution are considered, including the beam shape of equal resistance while retaining the outer frame of the specimen as a rectangular parallelepiped with a square cross-section. The manufactured samples are subjected to destruction during static bending testing. The results show the reduction of used material by 30 % and preservation of specimen strength properties with 100 % material filling. Moreover, experimental results are presented and research issues for further investigations are highlighted.

About the authors

Anton V. Shimokhin

Omsk State Agrarian University named after P. A. Stolypin

Author for correspondence.
Email: Av.shimokhin@omgau.org
ORCID iD: 0000-0002-2048-3180
SPIN-code: 2830-8008
Scopus Author ID: 57203345154
ResearcherId: ACS-9917-2022

Candidate of Economics Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Technical Service, Mechanics and Electrical Engineering Department

Russian Federation, Omsk

Anatoly N. Sorokin

Omsk State Agrarian University named after P. A. Stolypin

Email: An.sorokin@omgau.org
ORCID iD: 0009-0004-0510-2089
SPIN-code: 2670-1234
Scopus Author ID: 57209773219

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Technical Service, Mechanics and Electrical Engineering Department

Russian Federation, Omsk

Sergey N. Boltovsky

Omsk State Agrarian University named after P. A. Stolypin

Email: sn.boltovskiy@omgau.org
ORCID iD: 0000-0002-9743-4301
SPIN-code: 6962-3388
Scopus Author ID: 57223111207

Senior Lecturer of the Technical Service, Mechanics and Electrical Engineering Department

Russian Federation, Omsk

Victoria N. Kuznetsova

Siberian State Automobile and Highway University

Email: dissovetsibadi@bk.ru
ORCID iD: 0000-0003-3546-0894
SPIN-code: 1039-7546

Doctor of Technical Sciences, Professor, Professor of the Operation of Oil, Gas and Construction Equipment Department

Russian Federation, Omsk

Ilya S. Kuznetsov

Siberian State Automobile and Highway University

Email: ilyxa_kyznetsov@vk.com
ORCID iD: 0000-0002-6524-4976
SPIN-code: 6890-3069

Senior Lecturer of the Operation of Oil, Gas and Construction Equipment Department

Russian Federation, Omsk

References

  1. Ozerov A. Topologicheskaya optimizatsiya i 3D-pechat′ kak primer vzaimnogo razvitiya. QIB Tehnologies [Topological optimization and 3D-printing as examples of cross-development]. URL: https://blog.iqb.ru/topology-optimization-3d-printing/ (accessed: 07.07.2024). (In Russ.).
  2. Antsiferov S. I., Karachevtseva A. V., Sychev E. A., Litvishko A. A. Topologicheskaya optimizatsiya elementov konstruktsii robotizirovannoy yacheyki [Topological optimization of design elements of a robotic cell]. Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tekhnologicheskogo universiteta im. V. G. Shukhova. Bulletin of Belgorod State Technological University Named after V. G. Shukhov. 2023. No. 11. P. 93–102. doi: 10.34031/2071-7318-2023-8-11-93-102. EDN: FODJWS. (In Russ.).
  3. Russkikh G. S., Shalygin S. V. Algoritm formirovaniya vnutrenney struktury izdeliya s uchetom napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya na primere trekhtochechnogo izgiba [The algorithm for generating internal structure of product considering stress-strain on example three-point bending]. Omskiy nauchnyy vestnik. Seriya Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering. 2021. Vol. 5, no. 1. P. 80–85. doi: 10.25206/2588-0373-2021-5-1-80-85. EDN: TXWRGA. (In Russ.).
  4. Kondratov S. V., Pykhtin A. A., Larionov S. A., Sorokin A. E. Vliyaniye tekhnologicheskikh rezhimov FDM-pechati i sostava ispol′zuyemykh materialov na fiziko-mekhanicheskiye kharakteristiki FDM-modeley (obzor) [Influence of the technological FDM-modes of the press and structure of used materials on physic-mechanical characteristics of FDM-models (review)]. Trudy VIAM. Proceedings of VIAM. 2019. No. 10 (82). P. 34–49. doi: 10.18577/2307-6046-2019-0-10-34-49. EDN: RARUXZ. (In Russ.).
  5. Shimokhin A. V., Soyunov A. S., Bitkina E. E., Yankovskiy K. A. K voprosu o primenenii additivnoy tekhnologii na predpriyatiyakh sel′skokhozyaystvennogo mashinostroyeniya [On applicability of additive technology at agricultural engineering enterprises]. Traktory i sel′khozmashiny. Tractors and Agricultural Machinery. 2022. Vol. 89, no. 5. P. 357–365. doi: 10.17816/0321-4443-111103. EDN: KPBBLF. (In Russ.).
  6. Petrova G. N., Platonov M. M., Bol′shakov V. A. [et al.]. Issledovaniye kompleksa kharakteristik bazovykh materialov dlya FDM-tekhnologii additivnogo sinteza. Fiziko-mekhanicheskiye i teplofizicheskiye svoystva [Research of the complex of characteristics of base materials for fdm of technology of the additive synthesis. physico-mechanical and heat-physical properties]. Plasticheskiye massy. Plasticheskie Massy. 2016. No. 5–6. P. 53–58. EDN: WIOBNL. (In Russ.).
  7. Kovalenko R. V. Sovremennyye polimernyye materialy i tekhnologii 3D pechati [Modern polymer materials and 3D printing technologies]. Vestnik Tekhnologicheskogo universiteta. Herald of Technological University. 2015. Vol. 18, no. 1. P. 263–266. EDN: TJKZCT. (In Russ.).
  8. Kichko A. E. Analiz sovremennykh materialov dlya 3D-pechati [Analysis of modern 3D printing materials]. 72-ya Mezhdunar. stud. nauch. tekhn. konf. Astrakhan’, 2022. P. 758–760. EDN: SRYIOG. (In Russ.).
  9. GOST 4648-2014 (ISO 178:2010). Plastmassy. Metod ispytaniya na staticheskiy izgib [Plastics. Method of static bending test]. Moscow, 2016. 20 p. (In Russ.).
  10. Bogdanov V. V., Ivanov R. V. K voprosu ispol′zovaniya balok ravnogo soprotivleniya izgibu s peremennym poperechnym secheniyem [To the question of use of equal bending resistance beams with variable cross-sections]. Aktual’nyye problemy nauki i obrazovaniya v usloviyakh sovremennykh vyzovov. Moscow, 2022. P. 228–234. (In Russ.).
  11. Kuzubov A. S., Bushuev D. A., Parashchuk E. M. Postroyeniye i validatsiya konechno-elementnoy virtual’noy modeli balki ravnogo soprotivleniya vesoizmeritel’noy sistemy [Construction and validation of the finite element virtual model of the beam of equal resistance of the weight measuring system]. Nauchnyye vedomosti Belgorodskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Ekonomika. Informatika. Belgorod State University. Scientific Bulletin. Series: Economics. Information Technologies. 2019. Vol. 46, no. 2. P. 274–282. doi: 10.18413/2411-3808-2019-46-2-274-282. EDN: JPWOJO. (In Russ.).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».