Optimizing tensile strength and energy consumption for FDM through Mixed-Integer Nonlinear Multi-objective optimization and design of experiments

极限抗拉强度 整数(计算机科学) 能源消耗 非线性系统 整数规划 材料科学 结构工程 机械工程 数学优化 计算机科学 工程类 数学 复合材料 物理 电气工程 量子力学 程序设计语言
作者
Saleem Z. Ramadan,Qutaiba Altwarah,Mohammad Abu‐Shams,Duha Alkurdi
出处
期刊:Heliyon [Elsevier BV]
卷期号:10 (9): e30164-e30164 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.heliyon.2024.e30164
摘要

This study presents a methodology for optimizing key parameters of a fused deposition modeling (FDM) printer to minimize energy consumption (EC) while exceeding a specified tensile strength (TS) threshold. Employing Design of Experiments (DoE) with Taguchi and Response Surface analysis, we identify influential parameters affecting TS and EC. A Mixed-Integer Nonlinear Multi-Objective Optimization model is then utilized to balance TS and EC, resulting in optimal parameter values. Validation using fabricated specimens demonstrates less than 5% error in Tensile Strength and less than 2% error in Energy Consumption, confirming the efficacy of the proposed methodology.

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