|
DOI: 10.14489/td.2026.08.pp.043-052
Наугольнова И. А., Загидуллин Р. С., Волкодавова Е. В.
КОНТРОЛЬ И ДИАГНОСТИКА КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ В АДДИТИВНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ В УСЛОВИЯХ ЦИФРОВИЗАЦИИ
(с. 43-52)
Аннотация. Рассматривается проблема обеспечения качества в аддитивном производстве, обусловленная технологической сложностью и многопараметричностью процессов изготовления изделия. На основе анализа научных публикаций систематизированы методы контроля и диагностики качества продукции, выявлены их разобщенность и ограничения применения на практике. Целью статьи является формирование пошагового алгоритма цифрового управления качеством продукции аддитивного производства, основанного на непрерывном мониторинге технологического процесса и параметров качества изделия, с апробацией на примере FDM-печати винта беспилотного летательного аппарата. Для достижения цели решены задачи структуризации параметров качества на всех этапах жизненного цикла изделия (на примере винта беспилотного летательного аппарата, изготавливаемого методом FDM-печати) и разработки рабочего алгоритма. Апробация алгоритма показала его практическую применимость и эффективность. Доля изделий с геометрическими отклонениями снижена с 15 до 4 %, стабильность температурного режима повышена на 40 %, а время анализа причин брака сокращено с нескольких часов до минут. Практическая значимость исследования заключается в возможности применения разработанного алгоритма для построения превентивных систем управления качеством в условиях реального аддитивного производства, что способствует сокращению брака, повышению повторяемости процессов и снижению издержек. Перспективой дальнейших исследований авторов является расширение перечня контролируемых параметров, совершенствование прогнозных моделей, в том числе цифровых двойников, и формирование баз данных для сквозной оптимизации производственного процесса под ключевые эксплуатационные свойства изделий.
Ключевые слова: аддитивное производство, контроль качества, цифровизация, FDM-печать, алгоритм управления, мониторинг процесса, предиктивная аналитика.
Naugolnova I. A., Zagidullin R. S., Volkodavova E. V.
QUALITY CONTROL AND DIAGNOSTICS IN ADDITIVE MANUFACTURING UNDER DIGITALIZATION CONDITIONS
(pp. 43-52)
Abstract. The article addresses the problem of quality assurance in additive manufacturing, which arises from the technological complexity and multiparametric nature of product fabrication processes. Based on an analysis of scientific publications, methods of quality control and diagnostics are systematized, and their fragmentation and limitations in practical application are identified. The purpose of the study is to develop a step-by-step algorithm for digital quality management in additive manufacturing, based on continuous monitoring of the technological process and product quality parameters, with approbation using the example of FDM printing of an unmanned aerial vehicle propeller. To achieve this goal, the authors structured quality parameters across all stages of the product life cycle (using the example of an unmanned aerial vehicle propeller manufactured by FDM printing) and developed an operational algorithm. The approbation of the algorithm demonstrated its practical applicability and effectiveness. The share of products with geometric deviations was reduced from 15 to 4 %, the stability of the temperature regime increased by 40 %, and the time required to analyze the causes of defects was reduced from several hours to minutes. The practical significance of the study lies in the possibility of applying the developed algorithm to build preventive quality management systems in real additive manufacturing environments, contributing to defect reduction, improved process repeatability, and cost minimization. Further research prospects include expanding the range of monitored parameters, improving predictive models, including digital twins, and forming databases for end-to-end optimization of the production process in relation to key operational properties of products.
Keywords: additive manufacturing, quality control, digitalization, FDM printing, management algorithm, process monitoring, predictive analytics.
И. А. Наугольнова (ФГБОУ ВО «Самарский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ, Самара, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Р. С. Загидуллин (ФГАОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет им. акад. С. П. Королева», Самара, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Е. В. Волкодавова (ФГАОУ ВО «Самарский государственный экономический университет, Самара, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
I. A. Naugolnova (Samara State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation, Samara, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
R. S. Zagidullin (Samara National Research University named after Academician S. P. Korolev, Samara, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
E. V. Volkodavova (Samara State University of Economics, Samara, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Аддитивные технологии в России и в мире ‒ аналитические материалы Группы «ДЕЛОВОЙ ПРОФИЛЬ». URL: https://delprof.ru/press-center/open-analytics/additivnye-tekhnologii-v-rossii-i-v-mire/
2. Применение аддитивных технологий UnitMC. URL: https://unitmc.ru/news/primenenie-additivnykh-tekhnologiy/
3. ГОСТ Р 59037‒2020. Аддитивные технологии. Конструирование металлических изделий. Руководящие принципы. М.: Стандартинформ, 2020. 11 с.
4. The University of Sheffi eld [Электронный ресурс]: FDM-printed fi xed wing UAV. URL: https://www.amrc.co.uk/ case-studies/fdm-printed-fi xed-wing-uav
5. Евтодьева М. Г. Аддитивное производство и дополненная реальность как новые производственные технологии в авиационной отрасли // Вестник МГИМО-Университета. 2020. Т. 13, № 5. С. 307 ‒ 330.
6. Будадин О. Н., Борисенко В. В., Богачев А. С. и др. Автоматизированный рентгеновский контроль изделий сложной формы из разнородных материалов // Промышленные АСУ и контроллеры. 2023. № 8. С. 9 ‒ 16. DOI: 10.25791/asu.8.2023.1451
7. Власов А. Качественный рентгеновский контроль – эффективное стоимостное решение фирмы X-Tek // Компоненты и технологии. 2003. № 8(34). С. 176‒177.
8. Бойцов Б. В., Васильев С. Л., Громашев А. Г., Юргенсон С. А. Методы неразрушающего контроля, применяемые для конструкций из перспективных композиционных материалов // Труды МАИ. 2011. № 49. С. 70.
9. Краснояров Н. А., Дмитриева Т. Л. Современное состояние методов неразрушающего контроля и возможности их автоматизации // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2022. № 3(59). С. 35 ‒ 42. DOI: 10.17084/20764359-2022-59-35
10. Негода В. Н., Карандашев М. А. Подходы к модернизации систем управления термопластавтоматов // Современные информационные технологии. 2006. № 4. С. 94 ‒ 96.
11. Алякринский О. Н., Болховитянов Д. Ю., Логачев П. В. и др. Тепловые режимы аддитивного изготовления деталей из разных металлов в вакууме // Вестник машиностроения. 2016. № 2. С. 39 ‒ 41.
12. Лутьянов А. В., Баранова Н. С., Белоусов И. В. и др. Методы акустического контроля изделий аддитивного производства // Естественные и технические науки. 2022. № 7(170). С. 174 ‒ 176.
13. Данилин А. О., Ибатулин М. Ю., Мутина Е. И., Каперко А. Ф. Моделирование, проектирование и оптимизация процессов промышленной 3D-печати // Системы управления и информационные технологии. 2023. № 4(94). С. 56 ‒ 62.
14. Аверченков В. И. Математическое моделирование процессов управления качеством изготовляемых изделий с учетом технологической наследственности // Вестник Брянского государственного технического университета. 2020. № 3(88). С. 47 ‒ 56. DOI: 10.30987/1999-8775-2020-3-47-56
15. Старовойтенко Э. Ю. Показатели и критерии эффективности предиктивного управления производственными технологическими процессами с применением моделей их цифровых двойников // Труды НПЦАП. Системы и приборы управления. 2024. № 4(70). С. 5 ‒ 12.
16. Чуновкина А. Г., Ястребов А. П., Чабаненко А. В., Рассыхаева М. Д. Качество технологических процессов в аддитивном приборостроении: модели машинного обучения // Компетентность. 2024. № 6. С. 46 ‒ 50. DOI: 10.24412/1993-8780-2024-6-46-50
17. Миндлина О. И. Прогнозирование показателя качества технологического процесса // Автоматизация в промышленности. 2022. № 1. С. 7 ‒ 12. DOI: 10.25728/avtprom.2022.01.02. EDN HVAA.
18. Хуэй С., Синьтун Ч. Оптимизация технологических процессов производства полимерных композиционных материалов с помощью анализа данных и машинного обучения // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2024. № 10. С. 51 ‒ 59.
19. Антипов Д. В., Загидуллин Р. С., Матвеев В. А. Разработка классификации полимерных и композиционных материалов для изготовления авиакосмической техники в условиях аддитивного производства // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2025. Т. 27, № 1(123). С. 12 ‒ 23. DOI: 10.37313/1990-5378-2025-27-1-12-23
1. Delovoy Profil Group. (n.d.). Additive technologies in Russia and the world – Analytical materials. https://delprof.ru/press-center/open-analytics/additivnye-tekhnologii-v-rossii-i-v-mire/ [in Russian language].
2. UnitMC. (n.d.). Application of additive technologies. https://unitmc.ru/news/primenenie-additivnykh-tekhnologiy/ [in Russian language].
3. GOST R 59037 2020: Additive technologies. Design of metal products. Guiding principles. (2020). Standartinform. [in Russian language].
4. The University of Sheffield. (n.d.). FDM printed fixed wing UAV. https://www.amrc.co.uk/case-studies/fdm-printed-fixed-wing-uav
5. Evtodyeva, M. G. (2020). Additive manufacturing and augmented reality as new production technologies in the aviation industry. Vestnik MGIMO Universiteta, 13(5), 307–330. [in Russian language].
6. Budadin, O. N., Borisenko, V. V., Bogachev, A. S., et al. (2023). Automated X ray inspection of complex shaped products made of dissimilar materials. Promyshlennye ASU i kontrollery, (8), 9–16. [in Russian language]. https://doi.org/10.25791/asu.8.2023.1451
7. Vlasov, A. (2003). High quality X ray inspection – an effective cost solution from X Tek. Komponenty i tekhnologii, (8), 176–177. [in Russian language].
8. Boytsov, B. V., Vasiliev, S. L., Gromashev, A. G., & Yurgenson, S. A. (2011). Non destructive testing methods used for structures made of advanced composite materials. Trudy MAI, (49), 70. [in Russian language].
9. Krasnoyarov, N. A., & Dmitrieva, T. L. (2022). Current state of non destructive testing methods and possibilities for their automation. Uchenye zapiski Komsomol'skogo na Amure gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, (3), 35–42. [in Russian language]. https://doi.org/10.17084/20764359-2022-59-35
10. Negoda, V. N., & Karandashev, M. A. (2006). Approaches to modernization of control systems for injection molding machines. Sovremennye informatsionnye tekhnologii, (4), 94–96. [in Russian language].
11. Alyakrinsky, O. N., Bolkhovityanov, D. Yu., Logachev, P. V., et al. (2016). Thermal regimes of additive manufacturing of parts from different metals in vacuum. Vestnik mashinostroeniya, (2), 39–41. [in Russian language].
12. Lutyanov, A. V., Baranova, N. S., Belousov, I. V., et al. (2022). Methods of acoustic testing of additive manufacturing products. Estestvennye i tekhnicheskie nauki, (7), 174–176. [in Russian language].
13. Danilin, A. O., Ibatulin, M. Yu., Mutina, E. I., & Kaperko, A. F. (2023). Modeling, design and optimization of industrial 3D printing processes. Sistemy upravleniya i informatsionnye tekhnologii, (4), 56–62. [in Russian language].
14. Averchenkov, V. I. (2020). Mathematical modeling of quality management processes for manufactured products taking into account technological heredity. Vestnik Bryanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, (3), 47–56. [in Russian language]. https://doi.org/10.30987/1999-8775-2020-3-47-56
15. Starovoytenko, E. Yu. (2024). Indicators and criteria for the effectiveness of predictive management of production technological processes using digital twin models. Trudy NPTsAP. Sistemy i pribory upravleniya, (4), 5–12. [in Russian language].
16. Chunovkina, A. G., Yastrebov, A. P., Chabanenko, A. V., & Rassykhaeva, M. D. (2024). Quality of technological processes in additive instrument engineering: Machine learning models. Kompetentnost', (6), 46–50. [in Russian language]. https://doi.org/10.24412/1993-8780-2024-6-46-50
17. Mindlina, O. I. (2022). Forecasting the quality indicator of a technological process. Avtomatizatsiya v promyshlennosti, (1), 7–12. [in Russian language]. https://doi.org/10.25728/avtprom.2022.01.02
18. Hui, S., & Xintong, C. (2024). Optimization of technological processes for the production of polymer composite materials using data analysis and machine learning. Kuznechno shtampovochnoe proizvodstvo. Obrabotka materialov davleniem, (10), 51–59. [in Russian language].
19. Antipov, D. V., Zagidullin, R. S., & Matveev, V. A. (2025). Development of a classification of polymer and composite materials for aerospace engineering in additive manufacturing. Izvestiya Samarskogo nauchnogo tsentra Rossiiskoi akademii nauk, 27 (1), 12–23. [in Russian language]. https://doi.org/10.37313/1990-5378-2025-27-1-12-23
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 700 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2026.08.pp.043-052
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 700 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/td.2026.08.pp.043-052
and fill out the form
.
|
Текущий номер
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»