EXPERIMENTAL STUDY OF VOLUME PRODUCTIVITY OF SCREW EXTRUDER OF 3D PRINTER

Authors

DOI:

https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2023.4.14

Keywords:

experimental design, regression equation, three-factor experiment, volumetric productivity, screw extruder, 3D printer.

Abstract

The dependence of the volumetric productivity of the screw extruder on the size of the crushed particles in the loading zone can be determined experimentally. The method of experimental research is the most accurate for obtaining real data, as it takes into account all the variable properties of the material and the specifics of the operation of the extrusion equipment. In this work, an experimental study of the volume performance of a screw extruder of a 3D printer was carried out. It was determined that the key factors for regulating the volumetric productivity are: screw rotation frequency and extruder heating temperature. To create an accurate model, the properties of the material, namely the size of the polymer particles that will be fed into the loading zone of the extruder, were taken into account. ABS plastic was chosen as the research material. Experimental studies based on the methodology of experiment planning using non-composite plans of the second order were carried out. The main levels and ranges of factor changes are determined. The “Optimization Model&Planning Experiment” program was used to develop an experiment plan and create a regression equation. The plan matrix was obtained, the coefficients of the regression equation and the variance of the coefficients of the regression equation were calculated, and the value of the variance of the optimized parameter was checked. The process under study is described by a second-order polynomial equation in coded form. The coefficients of the regression equation with confidence intervals were calculated and compared. The regression equation was obtained in a decoded form. The adequacy of the developed polynomial equation of the second order was tested using Fisher’s F-criterion. A regression equation with natural values is obtained. For a visual presentation of the results of the three-factor experiment in axonometry, graphic dependences of the investigated response surfaces were constructed. Тhe graphs of the dependence of volumetric productivity on the studied parameters are not shown. Their analysis was carried out and relevant conclusions were drawn.

References

Екструзія [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://vitcompany.com.ua/ekstruziya.html (дата звернення:15.12.23). Назва з екрану.

Polishchuk А.О. Equipment for processing pet bottles into raw materials for the screw extruder of the 3D printer / А.О. Polishchuk, M.Ye. Skyba, O.S. Polishchuk // Матеріали VI Всеукраїнської науково-практичної інтернет-конференції «Проблеми та перспективи розвитку сільськогосподарського машинобудування»: Збірник матеріалів, 21 грудня, 2023 р. – Полтава: ПДАУ, 2023.

Zozulia P. Development and investigation of device for processing polymer materials by 3D-printing method / P. Zozulia, O. Polishchuk, N. Kostyuk, A. Polishchuk // Ukrainian journal of mechanical engineering and materials science. 2019. Vol. 5, No. 3–4. P. 25–31.

Polishchuk O. Development and research of equipment for processing of granulated polymeric materials via 3d printing for the needs of light industry / O. Polishchuk, P. Zozulia, A. Polishchuk, P. Maidan, M. Skyba, N. Kostyuk, A. Kravchuk and O. Kravchuk // Fibres and Textiles. 2020. № 4. P. 75–80.

Polishchuk А. Production of details of difficult designs of footwear and clothes with use of technologies of additive production / А. Polishchuk, А. Slavinska, О. Polishchuk, V. Mytsa // AIP Conference Proceedings. 2023. Volume 2889. Issue 17.

Поліщук А.О. Розробка конструкції шнекового екструдера 3D-принтера, що використовує гранули або подрібнені частки полімеру в якості вихідної сировини / А.О. Поліщук // Технології та інжиніринг. 2023. № 5. С. 33–49.

Йохна М.А. Розробка методики пошуку оптимальних параметрів нелінійних моделей для систем управління ефективністю діяльності підприємств / М.А. Йохна, Ю.Б. Михайловський, Е.О. Янковець // Вісник Хмельницького національного університету. Економічні науки. 2011. № 2. T. 1. С. 39–43.

Поворознюк А.І. Методологія та організація наукових досліджень: навч. посіб. / А.І. Поворознюк, В.І. Панченко, А.Є. Філатова. Харків: «НТМТ», 2016. 192 с.

Лапач С.М. Теорія планування експериментів: Виконання розрахунково-графічної роботи [Електронний ресурс] / С.М. Лапач. К.: КПІ ім. Ігоря Сікорського, 2020. 86 с.

Назаренко Л.А. Конспект лекцій з курсу «Планування і обробка результатів експерименту» / Л.А. Назаренко. Харків: ХНУМГ ім. О.М. Бекетова, 2018. 163 с.

Поліщук О.С. Наукові основи проектування електромеханічного пресового обладнання легкої промисловості: дис… д- ра техн. наук: 05.05.10 / Київський національний ун-т технологій та дизайну. К., 2019. 372 с.

Пошук глобального оптимуму для завдань оптимального проектування систем чи визначення оптимальних законів управління [Електронний ресурс]. Режим доступу: http://surl.li/ohxok (дата звернення: 15.12.23). Назва з екрану.

Поліщук О.С. Електромеханічне пресове обладнання на підприємствах легкої промисловості: монографія / О.С. Поліщук. Хмельницький: Видавництво PolyLux, 2018. 285 с.

Горонескуль М.М. Таблиці функцій та критичних точок розподілів. Розділи: Теорія ймовірностей. Математична статистика. Математичні методи в психології / М.М. Горонескуль. Харків: УЦЗУ, 2009. 90 с.

Colab [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://colab.research.google.com/ (дата звернення 12.12.23). Назва з екрану.

Published

2024-01-29