МОДЕЛЬ КЕРУВАННЯ ПРОЦЕСОМ НАГРІВАННЯ ЗОНИ ДРУКУ 3-D ПРИНТЕРА
DOI: https://doi.org/10.15407/itm2025.04.102 Innovative technologies of layer-by-layer product manufacturing by fast 3-D printing open up new opportunities for producing parts of a given shape. But sometimes, during the printing process with the use of specific materials, it is necessary to addition...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
текст 3
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://journal-itm.dp.ua/ojs/index.php/ITM_j1/article/view/159 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Technical Mechanics |
Institution
Technical Mechanics| _version_ | 1856543612710420480 |
|---|---|
| author | VASYLIV, S. S. BUBLIKOV, A. V. PRYADKO, N. S. KARPOV, O. V. MUZYKA, L. V. |
| author_facet | VASYLIV, S. S. BUBLIKOV, A. V. PRYADKO, N. S. KARPOV, O. V. MUZYKA, L. V. |
| author_sort | VASYLIV, S. S. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-12-23T21:59:04Z |
| description | DOI: https://doi.org/10.15407/itm2025.04.102
Innovative technologies of layer-by-layer product manufacturing by fast 3-D printing open up new opportunities for producing parts of a given shape. But sometimes, during the printing process with the use of specific materials, it is necessary to additionally heat or cool the part with an air flow over it. To improve the part quality, this process must be controlled, but for production safety, 3-D printing with special materials must be unmanned. Thus, it is necessary to develop an automated system for controlling the 3-printing process. This system should include several subsystems, in particular, a system for controlling the material supply through the extruder, a system for controlling the cooling (or heating) temperature of the printing zone, and a system for controlling the printing speed, which affects the part quality. The parameters of all the systems depend on the material characteristics and the printed part shape.
This paper presents a mathematical model of a control object: a subsystem for 3-D printing zine air heating control, which is based on experimental data obtained in real conditions, and structural and parametric identification procedures for this subsystem. As a result of the identification, the model parameters were obtained as a function of the control action. The analysis of these relationships showed that the model of this subsystem as an automatic control object is complex with a variable structure and non-stationary parameters that change randomly over a wide range. It was found that the whole range of the control action can be divided into five sections, within which the structure of the control object model does not change and the model parameters change over relatively small ranges. Taking this into account, recommendations were formed regarding the procedure for further synthesis of the subsystem for automatic control of the air blowing temperature. In developing this printing control subsystem, to ensure the quality of the transient process, the control action values must be checked for different model structures with variable parameters over certain ranges. The control system developed must be interfaced with other printing control systems to get a complete finished automatic control system.
REFERENCES
1. Abduganiyeva Yulduzoy Shakhabidinovna. Automation of technological processes. European Journal of Humanities and Educational Advancements. 2022. V. 3. No. 12. Pp. 130-131.
2. Davim J. P., Markopoulos A. P., Markopoulos A. Advanced Machining Processes: Innovative Modeling Techniques. Taylor & Francis Group, 2017. 327 pp. https://doi.org/10.1201/b21863
3. Ivakhnenko A. G. Simulation of Complex Systems: Information Approach. V. V. Pavlov (Ed.). Kyiv: Vyshcha Shkola, 1987. 62 pp. (In Russian).
4. Shevchenko V. V., Kapinos I. V., Hrabovskyi D. O. System of unmanned part machining control. Advanced Technologies and Devices. 2011. No. 1. Pp. 223-231. (In Ukrainian).
5. Bublikov A., Tkachov V. Simulation Study of a Mining Machine's Automatic Control System. Dnipropetrovsk: National Mining University, 2015. 182 pp. (In Ukrainian).
|
| first_indexed | 2025-12-17T12:05:41Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs2.journal-itm.dp.ua:article-159 |
| institution | Technical Mechanics |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-02-08T08:06:00Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | текст 3 |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs2.journal-itm.dp.ua:article-1592025-12-23T21:59:04Z MODEL OF 3-D PRINTING ZONE HEATING CONTROL МОДЕЛЬ КЕРУВАННЯ ПРОЦЕСОМ НАГРІВАННЯ ЗОНИ ДРУКУ 3-D ПРИНТЕРА VASYLIV, S. S. BUBLIKOV, A. V. PRYADKO, N. S. KARPOV, O. V. MUZYKA, L. V. обдув, об’єкт керування, ідентифікація, керуючий вплив, 3-d принтер. blowing, control object, identification, control action, 3-D printer. DOI: https://doi.org/10.15407/itm2025.04.102 Innovative technologies of layer-by-layer product manufacturing by fast 3-D printing open up new opportunities for producing parts of a given shape. But sometimes, during the printing process with the use of specific materials, it is necessary to additionally heat or cool the part with an air flow over it. To improve the part quality, this process must be controlled, but for production safety, 3-D printing with special materials must be unmanned. Thus, it is necessary to develop an automated system for controlling the 3-printing process. This system should include several subsystems, in particular, a system for controlling the material supply through the extruder, a system for controlling the cooling (or heating) temperature of the printing zone, and a system for controlling the printing speed, which affects the part quality. The parameters of all the systems depend on the material characteristics and the printed part shape. This paper presents a mathematical model of a control object: a subsystem for 3-D printing zine air heating control, which is based on experimental data obtained in real conditions, and structural and parametric identification procedures for this subsystem. As a result of the identification, the model parameters were obtained as a function of the control action. The analysis of these relationships showed that the model of this subsystem as an automatic control object is complex with a variable structure and non-stationary parameters that change randomly over a wide range. It was found that the whole range of the control action can be divided into five sections, within which the structure of the control object model does not change and the model parameters change over relatively small ranges. Taking this into account, recommendations were formed regarding the procedure for further synthesis of the subsystem for automatic control of the air blowing temperature. In developing this printing control subsystem, to ensure the quality of the transient process, the control action values must be checked for different model structures with variable parameters over certain ranges. The control system developed must be interfaced with other printing control systems to get a complete finished automatic control system. REFERENCES 1. Abduganiyeva Yulduzoy Shakhabidinovna. Automation of technological processes. European Journal of Humanities and Educational Advancements. 2022. V. 3. No. 12. Pp. 130-131. 2. Davim J. P., Markopoulos A. P., Markopoulos A. Advanced Machining Processes: Innovative Modeling Techniques. Taylor & Francis Group, 2017. 327 pp. https://doi.org/10.1201/b21863 3. Ivakhnenko A. G. Simulation of Complex Systems: Information Approach. V. V. Pavlov (Ed.). Kyiv: Vyshcha Shkola, 1987. 62 pp. (In Russian). 4. Shevchenko V. V., Kapinos I. V., Hrabovskyi D. O. System of unmanned part machining control. Advanced Technologies and Devices. 2011. No. 1. Pp. 223-231. (In Ukrainian). 5. Bublikov A., Tkachov V. Simulation Study of a Mining Machine's Automatic Control System. Dnipropetrovsk: National Mining University, 2015. 182 pp. (In Ukrainian). DOI: https://doi.org/10.15407/itm2025.04.102 Інноваційні технології пошарового виготовлення виробів методом швидкого 3-d друку відкривають нові можливості для виробництва деталей заданої форми. Але інколи в технологічному процесі друкування специфічними матеріалами необхідно додатково нагрівати чи охолоджувати деталь потоком повітря над нею. Для підвищення якості деталей цей процес треба контролювати, але для безпеки виробництва процес 3-d друку спеціальними матеріалами необхідно проводити без присутності людини – оператора. Таким чином, необхідно розробити автоматизовану систему контролю виробництва деталей на 3-d принтері. Ця система повинна включати кілька підсистем, зокрема систему контролю подачі матеріалу через екструдер, систему контролю температури охолодження (чи підігріву) зони друку і, нарешті, аналіз контролю швидкості друку деталі, що впливає на якість деталі. Параметри всіх систем залежать від характеристик матеріалу і форми деталі, що друкується. В роботі побудована математична модель об’єкта керування: підсистеми нагрівання повітря обдуву зони друку 3-d принтера на основі експериментальних даних, отриманих в реальних умовах. Наведені процедури структурної й параметричної ідентифікації для підсистеми нагрівання повітря обдуву зони друку 3-d принтера. В результаті ідентифікації отримані залежності параметрів моделі від величини зміни керуючого впливу. Аналіз цих залежностей показав, що модель цієї підсистеми як об’єкта автоматичного керування є складною зі змінною структурою та нестаціонарними параметрами, які змінюються випадковим чином в широкому діапазоні значень. Було виявлено, що весь діапазон зміни керуючого впливу можна розбити на п’ять ділянок, в межах яких структура моделі об’єкта керування не змінюється, а параметри моделі перебувають у відносно невеликих діапазонах зміни значень. З урахуванням цього, сформовані рекомендації щодо процедури подальшого синтезу підсистеми автоматичного керування температурою повітря обдуву. При розробці цієї підсистеми керування процесом друку для забезпечення якості перехідного процесу перевірку значень керуючого впливу необхідно проводити для різних структур моделі зі змінними параметрами в певних діапазонах значень. І розроблену систему керування треба погодити і зв’язати з іншими системами керування процесом друку для створення повної закінченої системи автоматичного керування. ПОСИЛАННЯ 1. Abduganiyeva Yulduzoy Shakhabidinovna. AUTOMATION OF TECHNOLOGICAL PROCESSES. European Journal of Humanities and Educational Advancements. 2022.V. 3 № 12. Р. 130-131. 2. Davim J. P., Markopoulos A. P., Markopoulos A. Advanced Machining Processes: Innovative Modeling Techniques. Taylor & Francis Group, 2017. 327 с. https://doi.org/10.1201/b21863 3. Ивахненко А. Г. Моделирование сложных систем: Информационный подход / Под общ. ред. В. В. Павлова. К.: Вища школа, 1987. 62 с. 4. Шевченко В. В., Капінос І. В., Грабовський Д. О. Система контролю процесу обробки деталей в умовах «безлюдної технології». Прогресивні технології та прилади. 2011. №1. С. 223–231. 5. Бубліков А., Ткачов В. Використання імітаційного моделювання для дослідження системи автоматичного керування видобувним комбайном. Монографія. Дніпро: Національний гірничий університет. 2015. 182 с. текст 3 2025-12-11 Article Article application/pdf https://journal-itm.dp.ua/ojs/index.php/ITM_j1/article/view/159 Technical Mechanics; No. 4 (2025): Technical Mechanics; 102-119 Институт технической механики Национальной академии наук Украины и Государственного космического агентства Украины; № 4 (2025): Technical Mechanics; 102-119 ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА; № 4 (2025): ТЕХНІЧНА МЕХАНІКА; 102-119 uk https://journal-itm.dp.ua/ojs/index.php/ITM_j1/article/view/159/67 Copyright (c) 2025 Technical Mechanics |
| spellingShingle | обдув об’єкт керування ідентифікація керуючий вплив 3-d принтер. VASYLIV, S. S. BUBLIKOV, A. V. PRYADKO, N. S. KARPOV, O. V. MUZYKA, L. V. МОДЕЛЬ КЕРУВАННЯ ПРОЦЕСОМ НАГРІВАННЯ ЗОНИ ДРУКУ 3-D ПРИНТЕРА |
| title | МОДЕЛЬ КЕРУВАННЯ ПРОЦЕСОМ НАГРІВАННЯ ЗОНИ ДРУКУ 3-D ПРИНТЕРА |
| title_alt | MODEL OF 3-D PRINTING ZONE HEATING CONTROL |
| title_full | МОДЕЛЬ КЕРУВАННЯ ПРОЦЕСОМ НАГРІВАННЯ ЗОНИ ДРУКУ 3-D ПРИНТЕРА |
| title_fullStr | МОДЕЛЬ КЕРУВАННЯ ПРОЦЕСОМ НАГРІВАННЯ ЗОНИ ДРУКУ 3-D ПРИНТЕРА |
| title_full_unstemmed | МОДЕЛЬ КЕРУВАННЯ ПРОЦЕСОМ НАГРІВАННЯ ЗОНИ ДРУКУ 3-D ПРИНТЕРА |
| title_short | МОДЕЛЬ КЕРУВАННЯ ПРОЦЕСОМ НАГРІВАННЯ ЗОНИ ДРУКУ 3-D ПРИНТЕРА |
| title_sort | модель керування процесом нагрівання зони друку 3-d принтера |
| topic | обдув об’єкт керування ідентифікація керуючий вплив 3-d принтер. |
| topic_facet | обдув об’єкт керування ідентифікація керуючий вплив 3-d принтер. blowing control object identification control action 3-D printer. |
| url | https://journal-itm.dp.ua/ojs/index.php/ITM_j1/article/view/159 |
| work_keys_str_mv | AT vasylivss modelof3dprintingzoneheatingcontrol AT bublikovav modelof3dprintingzoneheatingcontrol AT pryadkons modelof3dprintingzoneheatingcontrol AT karpovov modelof3dprintingzoneheatingcontrol AT muzykalv modelof3dprintingzoneheatingcontrol AT vasylivss modelʹkeruvannâprocesomnagrívannâzonidruku3dprintera AT bublikovav modelʹkeruvannâprocesomnagrívannâzonidruku3dprintera AT pryadkons modelʹkeruvannâprocesomnagrívannâzonidruku3dprintera AT karpovov modelʹkeruvannâprocesomnagrívannâzonidruku3dprintera AT muzykalv modelʹkeruvannâprocesomnagrívannâzonidruku3dprintera |