Improved co-scheduling of multi-layer printing path scanning for collaborative additive manufacturing
Improved co-scheduling of multi-layer printing path scanning for collaborative additive manufacturing
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改进协同增材制造的多层打印路径扫描的协同调度
DOI：
10.1080/24725854.2020.1807076
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发表时间：
2020
影响因子：
2.6
通讯作者：
Sun, Yanshuo
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jiang, Zhengqian;Wang, Hui;Sun, Yanshuo
增材制造工艺，特别是基于熔丝制造机制的那些，具有低生产率。这个问题的一个解决方案是采用协同增材制造系统，该系统采用多个打印机/挤出机同时工作，以通过减少工艺完工时间来提高生产率。然而，非常有限的研究可用于解决不同挤出机的打印路径扫描的协同调度中的主要挑战。现有研究缺乏：（i）考虑子路径划分和多层同时印刷对多挤出机印刷完工时间的影响;以及（ii）处理所涉及的多个决策的有效算法。本文开发了一种改进的方法，首先将不同印刷层上的印刷路径分解为子路径，并将这些生成的子路径分配给不同的挤出机。建立了协同调度问题的数学模型，并针对协同印刷协同调度中的多个决策问题，提出了一种基于进化算法和启发式算法的混合算法。与最新研究的性能进行了比较，结果表明，进一步减少完工时间时，考虑子路径分割或同时打印的多层。本文讨论了工艺设置对缩短完工时间的影响，为指导工艺开发提供了一个定量的工具。
Additive manufacturing processes, especially those based on fused filament fabrication mechanism, have a low productivity. One solution to this problem is to adopt a collaborative additive manufacturing system that employs multiple printers/extruders working simultaneously to improve productivity by reducing the process makespan. However, very limited research is available to address the major challenges in the co-scheduling of printing path scanning for different extruders. Existing studies lack: (i) a consideration of the impact of sub-path partitions and simultaneous printing of multiple layers on the multi-extruder printing makespan; and (ii) efficient algorithms to deal with the multiple decision-making involved. This article develops an improved method by first breaking down printing paths on different printing layers into sub-paths and assigning these generated sub-paths to different extruders. A mathematical model is formulated for the co-scheduling problem, and a hybrid algorithm with sequential solution procedures integrating an evolutionary algorithm and a heuristic is customized to multiple decision-making in the co-scheduling for collaborative printing. The performance was compared with the most recent research, and the results demonstrated further makespan reduction when sub-path partition or the simultaneous printing of multiple layers is considered. This article discusses the impacts of process setups on makespan reduction, providing a quantitative tool for guiding process development.
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