توصيف معدل التبريد الآني في عملية النمذجة بالترسيب المنصهر (FDM) باستخدام مستشعر حراري بالأشعة تحت الحمراء غير تلامسي
DOI:
https://doi.org/10.61952/jlabw.v2i3.566الكلمات المفتاحية:
هرمونات الغدة الدرقية، مرض الكلى المزمن، الغسيل الدموي، الفشل الكلويالملخص
تقدم هذه الدراسة نظاماً للمراقبة الحرارية غير التلامسية لعملية النمذجة بالترسيب المنصهر باستخدام مستشعر درجة الحرارة بالأشعة تحت الحمراء من طراز MLX90614 مدمج مع متحكم دقيق Arduino Uno. الهدف الأساسي هو قياس معدل التبريد لعينات مصنعة من مادة (PLA) في الوقت الفعلي دون حدوث أي تداخل مادي مع عملية الطباعة. بينت النتائج تسجيل بيانات درجة الحرارة مقابل الزمن بدءاً من حالة الترسيب الأولية عند 113.93 درجة مئوية وصولاً إلى 65.63 درجة مئوية، وذلك خلال فترة زمنية بلغت 1409 ثانية تقريباً. علاوة على ذلك، كشف تحليل معدل التبريد العكسي (dT/dt) عن زيادة ملحوظة في المقاومة الحرارية (تصل إلى 15 ثانية/درجة مئوية) مع اقتراب المادة من درجة حرارة التحول الزجاجي (~65 درجة مئوية). تثبت النتائج أن الاستشعار بالأشعة تحت الحمراء غير التلامسي هو وسيلة فعالة وعالية الدقة لمراقبة العملية في الموقع، مما يوفر رؤى جوهرية حول الالتصاق بين الطبقات والتدرجات الحرارية الضرورية لتحسين جودة الطباعة ثلاثية الأبعاد.
المراجع
Cano-Vicent, A., Tambuwala, M. M., Hassan, S. S., Barh, D., Aljabali, A. A., Birkett, M., ... & Serrano-Aroca, Á. (2021). Fused deposition modelling: Current status, methodology, applications and future prospects. Additive manufacturing, 47, 102378.
Paul, A. K., Chakraborty, G., Borkotoky, S. S., & Prasad, A. (2025). Degradation Studies of Bioabsorbable Polymeric Composites. In Bioabsorbable Polymers for Drug Carriers and Fixation Devices (pp. 105-128). Apple Academic Press.
Plamadiala, I., Croitoru, C., Pop, M. A., & Roata, I. C. (2025). Enhancing polylactic acid (PLA) performance: A review of additives in fused deposition modelling (FDM) filaments. Polymers, 17(2), 191.
Shanto, T. A., Ahmed, R., Patel, P., Zulqernine, M. J., Chen, V., Jain, A., & Taylor, R. M. (2026). In-situ annealing and thermal-morphological evolution during extrusion-based additive manufacturing. Journal of Manufacturing Processes, 170, 303-318.
Vanaei, H. R., Shirinbayan, M., Deligant, M., Khelladi, S., & Tcharkhtchi, A. (2021). In-process monitoring of temperature evolution during fused filament fabrication: A journey from numerical to experimental approaches. Thermo, 1(3), 332-360.
Penumakala, P. K., Santo, J., & Thomas, A. (2020). A critical review on the fused deposition modeling of thermoplastic polymer composites. Composites Part B: Engineering, 201, 108336.
Shanmugam, V., Babu, K., Kannan, G., Mensah, R. A., Samantaray, S. K., & Das, O. (2024). The thermal properties of FDM printed polymeric materials: A review. Polymer Degradation and Stability, 228, 110902.
Alzahrani, A. S., Khan, M., & He, F. (2025). Fundamentals of Cooling Rate and Its Thermodynamic Interactions in Material Extrusion. Journal of Manufacturing and Materials Processing, 9(12), 412.
Abbott, S., Hernandez, K., Bertelsen, R., Farzaneh, O. H., Bischoff, A., Dingus, D., ... & Roach, D. J. (2026). In-situ Process Monitoring and Control of Laser Directed Energy Deposition using Thermal Imaging and Computer Vision. Journal of Materials Research and Technology.
Lewis, J., & Moore, A. L. (2021). In situ infrared temperature sensing for real-time defect detection in additive manufacturing. Additive Manufacturing, 47, 102328.
Suresh, V., Balasubramaniam, B., Yeh, L. H., & Li, B. (2025). Recent advances in in situ 3D surface topographical monitoring for additive manufacturing processes. Journal of Manufacturing and Materials Processing, 9(4), 133.
Melexis. (2025). MLX90614 family: Single and dual zone infra red thermometer in TO-39 (Rev. 012) [Data sheet]. https://www.melexis.com/-/media/files/documents/datasheets/mlx90614-datasheet-melexis.pdf
O’Sullivan, C. T. (1990). Newton’s law of cooling—A critical assessment. Am. J. Phys, 58(10), 956-960.
Seppala, J. E., & Migler, K. D. (2016). Infrared thermography of welding zones produced by polymer extrusion additive manufacturing. Additive manufacturing, 12, 71-76.
Shanmugam, V., Babu, K., Kannan, G., Mensah, R. A., Samantaray, S. K., & Das, O. (2024). The thermal properties of FDM printed polymeric materials: A review. Polymer Degradation and Stability, 228, 110902.
Sun, Q., Rizvi, G. M., Bellehumeur, C. T., & Gu, P. (2008). Effect of processing conditions on the bonding quality of FDM polymer filaments. Rapid prototyping journal, 14(2), 72-80.
Zhang, Y., & Chou, K. (2008). A parametric study of part distortions in fused deposition modeling using three-dimensional finite element analysis. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 222(8), 959-968.
Mechanisms and Applications of 3D Printing: A Comprehensive Exploration of Additive Manufacturing Technology. (2025). Comprehensive Journal of Humanities and Educational Studies, 1(1), 28-36. https://doi.org/10.65420/cjhes.v1i1.9
