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Machine Learning-Driven prognosis of tensile strength in FDM printed PLA at various raster angles

  • 16.12.2025
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Abstract

Diese Studie untersucht die komplizierte Beziehung zwischen Rasterwinkeln (RA) und der Zugfestigkeit (UTS) von Polymilchsäure (PLA) -Komponenten, die durch Fused Deposition Modeling (FDM) hergestellt werden. Durch akribische Versuchsplanung werden 108 einzigartige Proben mit jeweils unterschiedlichen RA-Sequenzen und Bauorientierungen (BO) hergestellt, um ihre Auswirkungen auf die Zugeigenschaften systematisch zu untersuchen. Die Studie nutzt maschinelle Lernalgorithmen wie Random Forest Regression, Support Vector Regression und Extreme Gradient Boosting, um UTS basierend auf RA und BO vorherzusagen. Die Ergebnisse zeigen, dass RA die Zugfestigkeit signifikant beeinflusst, wobei bestimmte Winkel in Übereinstimmung mit der Belastungsrichtung die Festigkeit erhöhen und andere zu Delaminierung und verringerter Leistung führen. Die Rasterelektronenmikroskopie (REM) bietet detaillierte Einblicke in die Bruchmechanismen und hebt Unterschiede in den Fehlermodi verschiedener RA und BO-Kombinationen hervor. Die Forschungsergebnisse kommen zu dem Schluss, dass Modelle des maschinellen Lernens, insbesondere XGBoost, UTS präzise vorhersagen können, was ein wertvolles Werkzeug zur Optimierung von FDM-Druckparametern und zur Verringerung von Versuch und Irrtum im Design darstellt. Diese Studie fördert nicht nur das Verständnis der Rolle der RA bei der Zugfestigkeit, sondern zeigt auch das Potenzial des maschinellen Lernens in der additiven Fertigung auf, das den Weg für effizientere und zuverlässigere 3D-Druckverfahren ebnet.

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Titel
Machine Learning-Driven prognosis of tensile strength in FDM printed PLA at various raster angles
Verfasst von
Nitin Chandra A
Venkata Phanindra Bogu
Jagadesh Kumar Jatavallabhula
Sreeram Reddy Gundeti
Bridjesh Pappula
Seshibe Makgato
Publikationsdatum
16.12.2025
Verlag
Springer London
Erschienen in
The International Journal of Advanced Manufacturing Technology / Ausgabe 3-4/2026
Print ISSN: 0268-3768
Elektronische ISSN: 1433-3015
DOI
https://doi.org/10.1007/s00170-025-17127-w
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