Prediction of surface roughness in extrusion-based additive manufacturing with machine learning

表面粗糙度 熔丝制造 预测建模 热电偶 机器学习 计算机科学 表面光洁度 汽车工业 减色 机械工程 人工智能 3D打印 材料科学 工程类 复合材料 艺术 视觉艺术 航空航天工程
作者
Zhixiong Li,Ziyang Zhang,Junchuan Shi,Dazhong Wu
出处
期刊:Robotics and Computer-integrated Manufacturing [Elsevier BV]
卷期号:57: 488-495 被引量:361
标识
DOI:10.1016/j.rcim.2019.01.004
摘要

Additive manufacturing (AM), also known as 3D printing, has been increasingly adopted in the aerospace, automotive, energy, and healthcare industries over the past few years. While AM has many advantages over subtractive manufacturing processes, one of the primary limitations of AM is surface integrity. To improve the surface integrity of additively manufactured parts, a data-driven predictive modeling approach to predicting surface roughness in AM is introduced. Multiple sensors of different types, including thermocouples, infrared temperature sensors, and accelerometers, are used to collect temperature and vibration data. An ensemble learning algorithm is introduced to train the predictive model of surface roughness. Features in the time and frequency domains are extracted from sensor-based condition monitoring data. A subset of these features is selected to improve computational efficiency and prediction accuracy. The predictive model is validated using the condition monitoring data collected from a set of AM tests conducted on a fused filament fabrication (FFF) machine. Experimental results have shown that the proposed predictive modeling approach is capable of predicting the surface roughness of 3D printed components with high accuracy.

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