3D Printer Selection by Using Fuzzy CRITIC and Fuzzy EDAS Methods

Abstract

Nowadays, additive manufacturing, also known as three-dimensional (3D) printing, is widely used in many different sectors for both prototyping and part production. 3D printer technologies, which offer more advantages compared with traditional production methods, are applied in a wide range of sectors, from health, education construction, automotive, to food. The utilization of 3D printers offers businesses numerous advantages, including cost reduction, time savings, efficient resource utilization, and the ability to produce customized products. Therefore, selection of 3D printers is a critical decision-making process for businesses. This study discusses the 3D printer selection problem of a furniture parts company located in Kayseri, Turkey. An integrated multicriteria decision making (MCDM) approach, which comprises the fuzzy CRITIC (CRiteria Importance Through Intercriteria Correlation) and fuzzy EDAS (Evaluation based on Distance from Average Solution) methods, is proposed for the solution. In the first stage, weights of 20 subcriteria gathered under the four main criteria (technical, economy, performance, and environment) are determined using the fuzzy CRITIC method. In the second stage, possible four different 3D printer options were determined by the company experts, and all four of these options were ranked using the fuzzy EDAS method. The application results indicated that waste generation (K20) holds significant importance as a criterion in the company’s 3D printer selection process. Waste generation refers to the amount of material discarded or unused during the printing process, which directly impacts both environmental sustainability and production costs. Moreover, the results identified the Flashforge Creator 3 (A1) as the most suitable printer among all the options considered.

Keywords

• 3D printer
• Additive manufacturing
• Multi-criteria Decision Making
• CRITIC
• EDAS
• Fuzzy

Bulanık CRITIC ve Bulanık EDAS Yöntemleri ile 3 Boyutlu Yazıcı Seçimi

Abstract

Günümüzde katmanlı imalat bir diğer adıyla 3 boyutlu yazıcı çok sayıda farklı sektörde hem prototipleme hem de parça üretimi için yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Geleneksel üretim yöntemlerine göre birçok avantaj sağlayan 3 boyutlu yazıcı teknolojileri sağlık sektöründen eğitim sektörüne ve inşaat, otomotiv sektöründen gıda sektörüne kadar geniş bir yelpazede kendini göstermektedir. 3 boyutlu yazıcıların kullanımı işletmelere maliyet, zaman, kaynak avantajı ve kişiselleştirilmiş ürünler üretme imkânı gibi stratejik avantajlar sunmaktadır. Bu sebeple işletmeler için 3 boyutlu yazıcı seçimi kritik öneme sahip bir karar süreçlerinden biridir. Bu çalışmada, Kayseri ilinde plastik mobilya aksamları üreten bir firmanın prototipleme ve tasarım amacıyla kullanacakları 3 boyutlu yazıcının seçim problemi ele alınmıştır. Çözüm için Bulanık CRITIC ve bulanık EDAS yöntemlerinden oluşan bütünleşik bir Çok Kriterli Karar Verme Yöntemi (ÇKVV) önerilmiştir. İlk aşamada grup Teknik, Ekonomi, Performans ve Çevre başlıkları altında toplanan 20 farklı kriterin ağırlıkları bulanık CRITIC yöntemi uygulanarak belirlenmiştir. İkinci aşamada, firma yetkilileri tarafından üretimlerine uygun olabilecek dört farklı 3 boyutlu yazıcı belirlenerek, bulanık EDAS yöntemi ile bu alternatif yazıcıların sıralaması gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen çalışmanın sonucunda firmanın 3 boyutlu yazıcı seçim kararında en etkili kriterin atık oluşumu (K20) olduğu belirlenmiştir. Bu kriter, 3 boyutlu üretimin baskı sürecinde kullanılmayan veya atılan malzeme miktarını ifade eder. Atık oluşumu, üretim süreçlerinin çevresel sürdürülebilirliğini ve maliyetlerini doğrudan etkilediği için firma için önemlidir. Elde edilen bulgular doğrultusunda, firma için en uygun 3 boyutlu yazıcı modeli Flashforge Creator 3 (A1) olarak belirlenmiştir. Çalışmanın sonucunda belirlenen model ile firmanın prototip üretimi, prototipten ürüne geçiş ve hata tespiti gibi kritik süreçlerde fayda elde etmesi beklenmektedir.

Keywords

• 3 Boyutlu Yazıcı
• Katmanlı imalat
• Çok kriterli karar verme
• CRITIC
• EDAS
• Bulanık

References

1. Adalı, E. A. (2017). CRITIC and MAUT methods for the contract manufacturer selection problem. European Journal of Multidisciplinary Studies, 2(5), 93-101. google scholar
2. Akçakanat, Ö., Aksoy, E., & Teker, T. (2018). CRITIC ve MDL Temelli Edas Yöntemi ile Tr-61 Bölgesi Bankalarinin Performans Değerlendirmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 1(32), 1-24. google scholar
3. Ali, J. (2021). A novel score function based CRITIC-MARCOS method with spherical fuzzy information. Computational and Applied Mathe-matics, 40(8), 1-27. google scholar
4. Alipour-Bashary, M., Ravanshadnia, M., Abbasianjahromi, H., & Asnaashari, E. (2021). Building demolition risk assessment by applying a hybrid fuzzy FTA and fuzzy CRITIC-TOPSIS framework. International Journal of Building Pathology and Adaptation. google scholar
5. Asante, D., He, Z., Adjei, N. O., & Asante, B. (2020). Exploring the barriers to renewable energy adoption utilising MULTIMOORA-EDAS method. Energy Policy, 142, 111479. google scholar
6. Ayçin, E. (2020). Personel seçim sürecinde CRITIC ve MAIRCA yöntemlerinin kullanılması. İşletme, 1(1), 1-12. google scholar
7. Aydın, U., & Üstün, A. (2020). Yük taşımacılığı için bulanık EDAS yöntemi ile taşıma modu seçimi. Akıllı Ulaşım Sistemleri ve Uygulamaları Dergisi, 3(1), 24-33. google scholar
8. Bai, Y., & Wang, D. (2006). Fundamentals of fuzzy logic control—fuzzy sets, fuzzy rules and defuzzifications. In Advanced fuzzy logic technologies in industrial applications (pp. 17-36). Springer, London. google scholar

9. Bayrakdaroğlu, F. K., & KundakçıI, N. (2019). Bulanık EDAS yöntemi ile arge projesi seçimi. Uluslararası İktisadi ve İdari İncelemeler Dergisi, (24), 151-170. google scholar
10. Can, G. F., & Kargı, Ş. (2019). Sektörlerin iş sağlığı ve güvenliği yönünden risk seviyelerinin CRITIC-EDAS entegrasyonu ile değerlendirilmesi. Endüstri Mühendisliği, 30(1), 15-31. google scholar
11. Çetinkaya, C., Kabak, M., & Özceylan, E. (2017). 3D printer selection by using fuzzy analytic hierarchy process and PROMETHEE. Bilişim Teknolojileri Dergisi, 10(4), 371-380 google scholar
12. Chen, T., &Wu, H. C. (2021). Fuzzy collaborative intelligence fuzzy analytic hierarchy process approach for selecting suitable three-dimensional printers. Soft Computing, 25(5), 4121-4134. google scholar
13. Demircan, M. L., & Tunc, S. (2019, July). A proposed service level improvement methodology for public transportation using Interval Type-2 Fuzzy EDAS based on customer satisfaction data. In International Conference on Intelligent and Fuzzy Systems (pp. 1351-1359). Springer, Cham. google scholar
14. Demircioğlu, M., & Coşkun, İ. T. (2018). CRITIC-MOOSRA yöntemi ve UPS seçimi üzerine bir uygulama. Çukurova Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 27(1), 183-195. google scholar
15. Demirtaş, Ö., Zaralı, F., & Doğan S. (2020). Bulanık Ortamda Tedarikçi Seçimi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, 36(3), 456-471. google scholar
16. Diakoulaki, D., Mavrotas, G., & Papayannakis, L. (1995). Determining objective weights in multiple criteria problems: The critic method. Computers & Operations Research, 22(7), 763-770. google scholar
17. Fortune Industry Report. (2021). 3D printing market size, share and Covid-19 impact analysis. (2021) 21 Aralık 2021, https://www.fortunebusinessinsights.com/industry-reports/3d-printing-market-101902. google scholar
18. Feng, X., Wei, C., & Liu, Q. (2018). EDAS method for extended hesitant fuzzy linguistic multi-criteria decision making. International Journal of Fuzzy Systems, 20(8), 2470-2483. google scholar
19. Ghorabaee, M. K., Amiri, M., Zavadskas, E. K., & Antucheviciene, J. (2018). A new hybrid fuzzy MCDM approach for evaluation of construction equipment with sustainability considerations. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 18(1), 32-49. google scholar
20. Ghorabaee, M. K., Zavadskas, E. K., Amiri, M., & Turskis, Z. (2016). Extended EDAS method for fuzzy multi-criteria decision-making: an application to supplier selection. International journal of computers communications & control, 11(3), 358-371. google scholar
21. Haleem, A., Khan, S., Luthra, S., Varshney, H., Alam, M., & Khan, M. I. (2021). Supplier evaluation in the context of circular economy: A forward step for resilient business and environment concern. Business Strategy and the Environment, 30(4), 2119-2146. google scholar
22. Huang, Y., Lin, R., & Chen, X. (2021). An enhancement EDAS method based on prospect theory. Technological and Economic Development of Economy, 27(5), 1019-1038. google scholar
23. Jana, C., & Pal, M. (2021). Extended bipolar fuzzy EDAS approach for multi-criteria group decision-making process. Computational and Applied Mathematics, 40(1), 1-15. google scholar
24. Justino Netto, J. M., Ragoni, I. G., Frezzatto Santos, L. E., & Silveira, Z. C. (2019). Selecting low-cost 3D printers using the AHP method: a case study. SN Applied Sciences, 1(4), 1-12. google scholar
25. Kahraman, C., Keshavarz Ghorabaee, M., Zavadskas, E. K., Cevik Onar, S., Yazdani, M., & Oztaysi, B. (2017). Intuitionistic fuzzy EDAS method: an application to solid waste disposal site selection. Journal of Environmental Engineering and Landscape Management, 25(1), 1-12. google scholar
26. Kahraman, C., Cebeci, U., & Ulukan, Z. (2003). Multi-criteria supplier selection using fuzzy AHP. Logistics information management. google scholar
27. Kahraman H. (2021). Endüstri 4.0 ile katmanlı imalat. 20 Aralık 2021, https://www.endustri40.com/endustri-4-0-ile-katmanli-uretim/ google scholar
28. Kamali Saraji, M., Streimikiene, D., & Kyriakopoulos, G. L. (2021). Fermatean fuzzy CRITIC-COPRAS method for evaluating the challenges to industry 4.0 adoption for a sustainable digital transformation. Sustainability, 13(17), 9577. google scholar
29. Karagöz, İ., Bekdemir, A. D., & Özlem, T. (2021). 3B yazıcı teknolojilerindeki kullanılan yöntemler ve gelişmeler üzerine bir derleme. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 9(4), 1186-1213. google scholar
30. Keshavarz Ghorabaee, M., Zavadskas, E. K., Olfat, L., & Turskis, Z. (2015). Multi-criteria inventory classification using a new method of evaluation based on distance from average solution (EDAS). Informatica, 26(3), 435-451. google scholar
31. Khamhong, P., Yingviwatanapong, C., & Ransikarbum, K. (2019, December). Fuzzy analytic hierarchy process (AHP)-based criteria analysis for 3D printer selection in additive manufacturing. In 2019 Research, Invention, and Innovation Congress (RI2C), (pp. 1-5). IEEE. google scholar
32. Kısa, A. C. G., & Ayçin, E. (2019). OECD Ülkelerinin Lojistik Performanslarının SWARA tabanlı EDAS Yöntemi ile Değerlendirilmesi. Çankırı Karatekin Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, 9(1), 301-325. google scholar
33. Kiracı, K., & Bakır, M. (2018). CRITIC Temelli EDAS Yöntemi ile Havayolu İşletmelerinde Performans Ölçümü Uygulamasi. Pamukkale Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, (35), 157-174. google scholar
34. Kutlu Gündoğdu, F., Kahraman, C., & Civan, H. N. (2018). A novel hesitant fuzzy EDAS method and its application to hospital selection. Journal of Intelligent & Fuzzy Systems, 35(6), 6353-6365. google scholar
35. Mançanares, C. G., de S Zancul, E., Cavalcante da Silva, J., Cauchick Miguel, P. A. (2015). Additive manufacturing process selection based on parts’ selection criteria. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 80(5), 1007-1014. google scholar
36. Mishra, A. R., Rani, P., & Pandey, K. (2022). Fermatean fuzzy CRITIC-EDAS approach for the selection of sustainable third-party reverse logistics providers using improved generalized score function. Journal of ambient intelligence and humanized computing, 13(1), 295-311. google scholar
37. Mukul, E., Büyüközkan, G., & Güler, M. (2019). Strategic analysis of intelligent transportation systems. Beykoz Akademi Dergisi, 148-158. google scholar
38. Narayanamoorthy, S., Annapoorani, V., Kang, D., & Ramya, L. (2019). Sustainable assessment for selecting the best alternative of reclaimed water use under hesitant fuzzy multi-criteria decision making. IEEE Access, 7, 137217-137231. google scholar
39. Özbek, A., & Engür, M. (2018). EDAS yöntemi ile lojistik firma web sitelerinin değerlendirilmesi. Selçuk Üniversitesi Sosyal Bilimler Meslek Yüksekokulu Dergisi, 21(2), 417-429. google scholar
40. Özdağoğlu, A., Keleş, M. K., & Eren, F. Y. (2021). Laboratuvar Kan Gazı Cihazı Alternatiflerinin Bulanık VIKOR ve Bulanık EDAS ile Değerlendirilmesi. Ordu Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Sosyal Bilimler Araştırmaları Dergisi, 11(1), 220-237. google scholar
41. Polat, G., & Bayhan, H. G. (2020). Selection of HVAC-AHU system supplier with environmental considerations using Fuzzy EDAS method. International Journal of Construction Management, 1-9. google scholar
42. Prabhu, S. R., & Ilangkumaran, M. (2019). Decision making methodology for the selection of3D printer under fuzzy environment. International Journal of Materials and Product Technology, 59(3), 239-252. google scholar
43. Rakhade, R. D., Patil, N. V., Pardeshi, M. R., & Patil, B. G. (2021).Selection of 3D Printer for Innovation Centre of Academic Institution Based on AHP and TOPSIS Methods. Int. J. Res. Appl. Sci. Eng. Technol., vol. 9, no. 12, pp. 1872-1880 google scholar
44. Rakhade, D. (2021). Selection of 3D printer for Innovation Centre of academic institution based on AHP and TOPSIS methods, Int. J. Res. Appl. Sci. Eng. Technol., vol. 9, no. 12, pp. 1872-1880. google scholar
45. Ransikarbum, K., & Khamhong, P. (2021). Integrated fuzzy analytic hierarchy process and technique for order of preference by similarity to ideal solution for additive manufacturing printer selection. Journal of Materials Engineering and Performance, 30(9), 6481-6492. google scholar
46. Roberson, D. A., Espalin, D., Wicker, R. B. (2013). 3D printer selection: A decision-making evaluation and ranking model. Virtual and Physical Prototyping, 8(3), 201-212. google scholar
47. Shanker, N. (2021). Resiliency-nt-a-revolution-how-3d-printing- will-change-global-supplychains.20 Aralık 2021,https://www.forbes.com/sites/forbestechcouncil/2020/07/08/resiliency-not-a-revolution-how-3d-printing-will-change-global-supply-chains/?sh=36a7310b5b49 google scholar
48. Sönmez, S., Kesen, U. Dalgıç C. 6. 3 Boyutlu yazıcılar uluslararası matbaa teknolojileri sempozyumu, İstanbul, Türkiye, 2018, 471-481. google scholar
49. Stanujkic, D., Popovic, G., & Brzakovic, M. (2018). An approach to personnel selection in the IT industry based on the EDAS method. Transformations in Business & Economics, 17(2), 32-44. google scholar
50. Stanujkic, D., Zavadskas, E. K., Ghorabaee, M. K., & Turskis, Z. (2017). An extension of the EDAS method based on the use of interval grey numbers. Studies in Informatics and Control, 26(1), 5-12. google scholar
51. Stevic, Z., Vasiljevic, M., Zavadskas, E. K., Sremac, S., & Turskis, Z. (2018). Selection of carpenter manufacturer using fuzzy EDAS method. Engineering Economics, 29(3), 281-290. google scholar
52. Tuş, A., & Aytaç Adalı, E. (2019). The new combination with CRITIC and WASPAS methods for the time and attendance software selection problem. Opsearch, 56(2), 528-538. google scholar
53. Ulutaş, A. (2017). EDAS yöntemi kullanılarak bir tekstil atölyesi için dikiş makinesi seçimi. İşletme Araştırmaları Dergisi, 9(2), 169-183. google scholar
54. Ulutaş, A. (2018). Entropi Tabanli Edas Yöntemi ile Lojistik Firmalarinin Performans Analizi. Uluslararası İktisadi ve İdari İncelemeler Dergisi, (23), 53-66. google scholar
55. Veskovic, S., Stevic, Z., Karabasevic, D., Rajilic, S., Milinkovic, S., & Stojic, G. (2020). A new integrated fuzzy approach to selecting the best solution for business balance of passenger rail operator: Fuzzy PIPRECIA-fuzzy EDAS model. Symmetry, 12(5), 743. google scholar
56. Wang, S., Wei, G., Lu, J., Wu, J., Wei, C., & Chen, X. (2022). GRP and CRITIC method for probabilistic uncertain linguistic MAGDM and its application to site selection of hospital constructions. Soft Computing, 26(1), 237-251. google scholar
57. Wang, D., & Zhao, J. (2016). Design optimization of mechanical properties of ceramic tool material during turning of ultra-high-strength steel 300M with AHP and CRITIC method. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 84(9), 2381-2390. google scholar
58. Yang, K., Duan, T., Feng, J., & Mishra, A. R. (2021). Internet of things challenges of sustainable supply chain management in the manufacturing sector using an integrated q-Rung Orthopair Fuzzy-CRITIC-VIKOR method. Journal of Enterprise Information Management. google scholar
59. Rostamzadeh, R., Ghorabaee, M. K., Govindan, K., Esmaeili, A., & Nobar, H. B. K. (2018). Evaluation of sustainable supply chain risk management using an integrated fuzzy TOPSIS-CRITIC approach. Journal of Cleaner Production, 175, 651-669. google scholar
60. Yılmaz, M., & Atan, T. (2021). Hospital site selection using fuzzy EDAS method: case study application for districts of Istanbul. Journal of Intelligent & Fuzzy Systems, (Preprint), 1-12. google scholar
61. Yürüyen, A. A., & Ulutaş, A. (2020). Bulanık AHP ve bulanık EDAS yöntemleri ile üçüncü parti lojistik firması seçimi. Anemon Muş Alparslan Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 8(İktisadi ve İdari Bilimler), 283-294. google scholar
62. Zadeh, L. A. (1996). Fuzzy sets. In Fuzzy sets, fuzzy logic, and fuzzy systems: selected papers by Lotfi A Zadeh (pp. 394-432). google scholar
63. Liu, Y., Eckert, C. M., & Earl, C. (2020). A review of fuzzy AHP methods for decision-making with subjective judgements. Expert Systems with Applications, 161, 113738. google scholar
64. Zagidullin, R., Mitroshkina, T., & Dmitriev, A. (2021, March). Quality function deployment and design risk analysis for the selection and improvement of FDM 3D printer. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 666, No. 6, p. 062123). IOP Publishing. google scholar