Формирование коллекции научных данных по результатам механических испытаний образцов, полученных с применением аддитивных технологий

Представлен способ формирования коллекции научных данных по результатам механических испытаний образцов, полученных из ABS-пластика методом послойного наплавления (FDM) на 3D-принтере Fortus 380 mc. Материал изготавливаемых на 3D-принтерах структур обладает естественной анизотропией механических характеристик, исследование которых — важная задача, предшествующая построению математических моделей. Такие исследования, с одной стороны, всегда ограничены целями и возможностями исследователей, с другой — направлены на обмен и интеграцию результатов, получаемых различными исследовательскими группами. Они создают возможности более глубокого изучения и понимания общих закономерностей и особенностей деформирования материалов, получаемых с применением аддитивных технологий. Поэтому данные, получаемые в результате механических испытаний этих материалов, необходимо обрабатывать и публиковать в открытом (или ограниченном) доступе. Путем проведения стандартных испытаний на трехточечный изгиб образцов, отличающихся ориентацией наплавляемых слоев, получен набор данных, который вместе с исходными данными и документами, разработанной программой испытаний и итоговым отчетом сформировали коллекцию данных. На примере формирования этой коллекции продемонстрирован подход, реализующий ключевые принципы организации научных данных, их доступности и использования, позволяющий структурировать сложные наборы данных для независимого обращения к каждому из объектов. Сформированная коллекция данных размещена в открытом доступе: https://od.ict.sc/DuPXcR.

1. Комиссаров Р. С., Кокшаров И. И., Москвичев В. В. Применение экспертных систем при выборе конструкционных материалов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2002. Т. 68. № 7. С. 51 – 56.

2. Vasiliev V. V., Morozov E. V. Advanced mechanics of composite materials. — Amsterdam: Elsevier, 2007. — 491 p.

3. Chua C. K., Leong K. F., Lim C. S. Rapid Prototyping: Principles and Applications. — Singapore: World Scientific, 2003. — 124 p.

4. Gebisa A. W., Lemu H. G. Influence of 3D Printing FDM Process Parameters on Tensile Property of ULTEM 9085 / Procedia Manufacturing. 2019. Vol. 30. P. 331 – 338. DOI: 10.1016/j.promfg.2019.02.047.

5. National Research Council. On the Full and Open Exchange of Scientific Data. — Washington, DC: The National Academies Press, 2003. DOI: 10.17226/18769.

6. Nathan L. Yo., Stephen F. S., Pardis C. S. Data sharing: Make outbreak research open access / Nature. 2015. Vol. 518. Issue 7540. P. 477 – 479.

7. Lowenberg D., Ross A., Ganley E. Introducing the PLOS Open Data Collection. November 10, 2016. Available at https://blogs.plos.org/collections/introducing-the-plos-open-data-collection (accessed Feb 02, 2020).

8. Wilkinson M. D., Dumontier M., Aalbersberg I. J., et al. The FAIR Guiding Principles for scientific data management and stewardship / Scientific Data. 2016. Vol. 3. P. 160018. DOI: 10.1038/sdata.2016.18.

9. «European Commission embraces the FAIR principles — Dutch Techcentre for Life Sciences». Dutch Techcentre for Life Sciences. 20 April 2016. Available at https://www.dtls.nl/2016/04/20/european-commission-allocates-e2-billion-to-make-research-data-fair (accessed Dec 08, 2019).

10. G20 leaders (5 September 2016). «G20 Leaders’ Communique Hangzhou Summit». European Commission. Available at http://europa.eu/rapid/press-release_STATEMENT-16-2967_en.htm (accessed Dec 08, 2019).

11. Cox A. M., Tam W. A critical analysis of lifecycle models of the research process and research data management / Aslib Journal of Information Management. 2018. Vol. 70. Issue 2. P. 142 – 157. DOI: 10.1108/AJIM-11-2017-0251.

12. Directorate-General for Research and Innovation (European Commission). Turning FAIR into reality. Final report and action plan from the European Commission expert group on FAIR data. 2018. DOI: 10.2777/1524.

13. Шокин Ю. И., Юрченко А. В. О моделях организации хранения и использования научных данных: основные принципы, процессы и механизмы / Информационно-управляющие системы. 2019. № 3. С. 45 – 54. DOI: 10.31799/1684-8853-2019-3-45-54.

14. Goh G. D., Yap Y. L., Agarwala S., Yeong W. Y. Recent Progress in Additive Manufacturing of Fiber Reinforced Polymer Composite / Adv. Mater. Technol. 2019. Vol. 4. P. 1800271. DOI: 10.1002/admt.201800271.

15. Cho E. E., Hein H. H., Lynn Z., Hla S. J., Tran T. Investigation on Influence of Infill Pattern and Layer Thickness on Mechanical Strength of PLA Material in 3D Printing Technology / Journal of Engineering and Science Research. 2019. Vol. 3(2). P. 27 – 37. DOI: 10.26666/rmp.jesr.2019.2.5.

16. Dey A., Yodo N. A Systematic Survey of FDM Process Parameter Optimization and Their Influence on Part Characteristics / Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2019. Vol. 3(3). P. 64. DOI: 10.3390/jmmp3030064.

17. Амелина Е. В., Голушко С. К., Ерасов В. С., Идимешев С. В., Немировский Ю. В., Семисалов Б. В., Юрченко А. В., Яковлев Н. О. О нелинейном деформировании углепластиков: эксперимент, модель, расчёт / Вычислительные технологии. 2015. Т. 20. № 5. С. 27 – 52.

18. Innofil 3D Pro1 Comparable Data Sheet. Available at https:// www.innofil3D.com/wp-content/uploads/2016/06/Pro1_Comparison_Sheet_small.pdf (accessed Jan 06, 2019).

19. Jain A., Persson K., Ceder G. Research Update: The materials genome initiative: Data sharing and the impact of collaborative ab initio databases / APL Materials. 2016. Vol. 4. N 5. P. 053102. DOI: 10.1063/1.4944683.

20. Юрченко А. В. О сервисном подходе к формированию и оценке востребованности киберинфраструктуры науки / Информационные технологии. 2018. Т. 24. № 4. С. 219 – 232.

21. Paskin N. Digital Object Identifier (DOI®) System. Encyclopedia of Library and Information Sciences. Third Edition. 2010. Available at: http://www.doi.org/overview/080625DOI-ELIS-Paskin.pdf (accessed April 30, 2019).

22. Towards the Semantic Web: Ontology-driven Knowledge Management / Ed. John Davies, Dieter Fensel and Frank van Harmelen. — John Wiley & Sons, 2003. — 312 p.

23. Ashino T. Materials Ontology: An Infrastructure for Exchanging Materials Information and Knowledge / Data Science Journal. 2010. Vol. 9. P. 54 – 61. DOI: 10.2481/dsj.008-041.

24. Zhao S., Qian Q. Ontology based heterogeneous materials database integration and semantic query / AIP Advances. 2017. Vol. 7. N 10. P. 105325. DOI: 10.1063/1.4999209.

25. Mons B., Neylon C., Velterop J., Dumontier M., Santos L., Wilkinson M. D. Cloudy, increasingly FAIR; revisiting the FAIR Data guiding principles for the European Open Science Cloud / Information Services & Use. 2017. Vol. 37. P. 49 – 56. DOI: 10.3233/ISU-170824.

26. Юрченко А. В. К концепции информационно-аналитической системы поддержки научных исследований, основанных на интенсивном использовании цифровых данных / Вычислительные технологии. 2017. Т. 22. № 4. С. 105 – 120.

27. Юрченко А. В. Экспериментальные исследования механических характеристик материала ABS-ESD7 при использовании его для печати методом FDM на принтере Fortus 380 mc. Коллекция данных. Доступна по адресу https://od.ict.sc/DuPXcR (дата доступа 23.12.2019).