基于响应面法的对乙酰氨基酚片剂FDM成型的工艺优化研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.09.011

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (9): 69-74.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.09.011

基于响应面法的对乙酰氨基酚片剂FDM成型的工艺优化研究

王若寒, 毕超, 李翱()

北京化工大学机电工程学院，北京 100029

收稿日期:2021-03-08 出版日期:2021-09-26 发布日期:2021-09-23

Optimization of FDM Forming Process for Acetaminophen Tablets Based on Response Surface Method

WANG Ruohan, BI Chao, LI Ao()

Department of Mechanical and Electrical Engineering，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China

Received:2021-03-08 Online:2021-09-26 Published:2021-09-23
Contact: LI Ao E-mail:liao@mail.buct.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

基于响应面方法，探究熔融沉积成型（FDM）技术参数对制备对乙酰氨基酚（APAP）片剂的成型精度的影响规律，得到最优试验方案并进行验证。结果表明，FDM技术制备APAP片剂水平与竖直方向尺寸误差影响因素主次顺序分别为：喷头温度>平台温度>打印速度；喷头温度>打印速度>平台温度。喷头温度与平台温度的交互作用对APAP片剂成型精度的影响极其显著。优化的试验方案为：打印速度为75 mm/s、喷头温度为225 ℃、平台温度为56 ℃，相对误差较小，结果可靠。

关键词: 响应面, 熔融沉积成型, 对乙酰氨基酚, 成型精度

Abstract:

Based on a response surface method， the influence of fused deposition modeling （FDM） technical parameters on the forming accuracy of preparing acetaminophen （APAP） tablets was explored， and the optimal experiment plan was obtained and verified. The results indicated that the factors affecting the horizontal and vertical dimensional errors of the APAP tablets prepared by FDM technology showed primary and secondary orders as follows： nozzle temperature > platform temperature > printing speed and nozzle temperature > printing speed > platform temperature， respectively. The interaction between the nozzle and platform temperatures had a significant effect on the forming accuracy of APAP tablets. The relative error of the optimized test plan was small and the result was reliable.

Key words: response surface methodology, fused deposition modeling, acetaminophen, forming accuracy

中图分类号:

TQ320.66

王若寒, 毕超, 李翱. 基于响应面法的对乙酰氨基酚片剂FDM成型的工艺优化研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(9): 69-74.

WANG Ruohan, BI Chao, LI Ao. Optimization of FDM Forming Process for Acetaminophen Tablets Based on Response Surface Method[J]. China Plastics, 2021, 35(9): 69-74.

图/表 9

参考文献 8

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水平	因素
水平	X₁打印速度/mm?s^-1	X₂喷头温度/℃	X₃平台温度/℃
-1	45	215	50
0	60	220	65
1	75	225	80

水平	因素
水平	X₁打印速度/mm?s^-1	X₂喷头温度/℃	X₃平台温度/℃
-1	45	215	50
0	60	220	65
1	75	225	80

实验序号	X₁	X₂	X₃	水平方向尺寸/ mm	竖直方向尺寸/ mm	Y₁水平方向误差/ %	Y₂竖直方向误差/ %
1	0	0	0	4.790	14.872	4.200	0.853
2	1	0	-1	4.903	14.912	1.940	0.587
3	-1	1	0	4.831	15.174	3.380	-1.160
4	0	-1	1	4.864	14.833	2.720	1.113
5	0	1	-1	4.991	14.886	0.180	0.760
6	1	1	0	4.876	15.104	2.480	-0.693
7	0	-1	-1	4.826	15.118	3.480	-0.787
8	0	0	0	4.760	14.945	4.800	0.367
9	0	0	0	4.730	14.958	5.400	0.280
10	-1	-1	0	4.814	15.099	3.720	-0.660
11	0	0	0	4.750	14.956	5.000	0.293
12	0	1	1	4.810	15.232	3.800	-1.547
13	1	0	1	4.794	14.850	4.120	1.000
14	1	-1	0	4.675	14.968	6.500	0.213
15	0	0	0	4.750	14.896	5.000	0.693
16	-1	0	1	4.905	14.898	1.900	0.680
17	-1	0	-1	4.797	14.957	4.060	0.287

实验序号	X₁	X₂	X₃	水平方向尺寸/ mm	竖直方向尺寸/ mm	Y₁水平方向误差/ %	Y₂竖直方向误差/ %
1	0	0	0	4.790	14.872	4.200	0.853
2	1	0	-1	4.903	14.912	1.940	0.587
3	-1	1	0	4.831	15.174	3.380	-1.160
4	0	-1	1	4.864	14.833	2.720	1.113
5	0	1	-1	4.991	14.886	0.180	0.760
6	1	1	0	4.876	15.104	2.480	-0.693
7	0	-1	-1	4.826	15.118	3.480	-0.787
8	0	0	0	4.760	14.945	4.800	0.367
9	0	0	0	4.730	14.958	5.400	0.280
10	-1	-1	0	4.814	15.099	3.720	-0.660
11	0	0	0	4.750	14.956	5.000	0.293
12	0	1	1	4.810	15.232	3.800	-1.547
13	1	0	1	4.794	14.850	4.120	1.000
14	1	-1	0	4.675	14.968	6.500	0.213
15	0	0	0	4.750	14.896	5.000	0.693
16	-1	0	1	4.905	14.898	1.900	0.680
17	-1	0	-1	4.797	14.957	4.060	0.287

变异来源	平方和	自由度	均方	F值	P值	显著性
总和	37.21	16
模型	34.47	9	3.83	9.77	0.003 3	**
X₁	0.49	1	0.49	1.25	0.300 5	-
X₂	5.41	1	5.41	13.80	0.007 5	**
X₃	1.04	1	1.04	2.64	0.148 0	-
X₁X₂	3.39	1	3.39	8.63	0.021 8	*
X₁X₃	4.71	1	4.71	12.01	0.010 5	*
X₂X₃	4.80	1	4.80	12.23	0.010 0	**
X₁²	0.17	1	0.17	0.43	0.533 2	-
X₂²	1.83	1	1.83	4.68	0.067 3	-
X₃²	11.81	1	11.81	30.13	0.000 9	**
残差	2.74	7	0.39
失拟项	1.98	3	0.66	3.43	0.132 3	-
纯误差	0.77	4	0.19

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Optimization of FDM Forming Process for Acetaminophen Tablets Based on Response Surface Method

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变异来源	平方和	自由度	均方	F值	P值	显著性
总和	10.23	16
模型	9.70	9	1.08	14.22	0.001 0	**
X₁	0.48	1	0.48	6.34	0.039 9	*
X₂	0.79	1	0.79	10.47	0.014 3	*
X₃	0.020	1	0.020	0.26	0.624 0	-
X₁X₂	0.041	1	0.041	0.54	0.484 7	-
X₁X₃	0.000 1	1	0.000 1	0.001 32	0.972 0	-
X₂X₃	4.42	1	4.42	58.42	0.000 1	**
X₁²	0.11	1	0.11	1.41	0.273 9	-
X₂²	3.51	1	3.51	46.33	0.000 3	**
X₃²	0.38	1	0.38	5.02	0.060 0	-
残差	0.53	7	0.076
失拟项	0.26	3	0.086	1.28	0.395 5	-
纯误差	0.27	4	0.068

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