جستجو در:
دوره 22، شماره 9 - ( شهریور 1401 )
جلد 22 شماره 9 صفحات 577-567 |
برگشت به فهرست نسخه ها
Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:
Hosseinzadeh M, Ghoreishi M, Narooei K. Investigation of the Effect of 3D Printing Parameters on the Bending Shape Recovery in 4D Printing Process. Modares Mechanical Engineering 2022; 22 (9) :567-577
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-58880-fa.html
URL: http://mme.modares.ac.ir/article-15-58880-fa.html
حسین زاده محمدهادی، قریشی مجید، نارویی کیوان. بررسی تاثیر پارامترهای چاپ سه‌بعدی بر روی بازیابی شکلی خمشی در فرآیند چاپ چهاربعدی. مهندسی مکانیک مدرس. 1401; 22 (9) :567-577
محمدهادی حسین زاده* 
1، مجید قریشی2 ، کیوان نارویی3
1، مجید قریشی2 ، کیوان نارویی3
1- دانشکده مهندسی مکانیک - دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی ، m.hadi.hosseinzadeh@gmail.com
2- دانشکده مهندسی مکانیک - دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
3- دانشکده مهندسی و علم مواد - دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
2- دانشکده مهندسی مکانیک - دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
3- دانشکده مهندسی و علم مواد - دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده: (1726 مشاهده)
چاپ چهاربعدی پدیده‌ای نوظهور و توسعه‌یافته از ساخت افزایشی است که با چاپ سه‌بعدی قطعات حافظه‌دارشکلی به دست می‌آید. با کنترل‌پذیر نمودن فرآیند چاپ چهاربعدی، قطعات چاپ‌شده می‌توانند بعد از اعمال محرک خارجی تغییر شکل مشخصی داشته باشند. در این پژوهش به کمک شبیه‌سازی عددی، رابطه بین پیش‌تنش اعمالی در فرآیند چاپ بر میزان بازیابی‌شکلی خمشی به دست آمد. سپس اثر پارامترهای ضخامت لایه، سرعت چاپ و قطر نازل در فرآیند لایه‌نشانی ذوبی بر میزان پیش‌تنش اعمالی در قطعات چاپ‌شده از جنس پلی‌لاکتیک اسید، بررسی شد. برای کاهش هزینه و زمان و همچنین بالا بردن اعتبار و دقت مدل تجربی، از طرح مرکب مرکزی که یکی از روش‌های سطح پاسخ در طراحی آزمایش است، استفاده شد. به کمک انجام 17 آزمایش تجربی، مدلی بین پارامترهای بیان‌شده و میزان پیش‌تنش اعمالی در فرآیند چاپ سه‌بعدی به‌‌دست آمد. در ادامه کفایت مدل‌تجربی بررسی‌شده و همچنین R2 و Adj R2 مدل به ترتیب بالاتر از 99/0 و 98/0 به‌‌دست آمد که نشان‌دهنده دقت بالای آن است. مدل‌تجربی ارائه‌شده نشان داد که پارامترهای اندازه‌‌لایه، قطر نازل و سرعت چاپ، به ترتیب بیشترین اثر بر پیش تنش اعمالی را دارند. همچنین پیش‌تنش اعمالی در فرآیند چاپ چهاربعدی رابطه معکوس با ضخامت لایه‌ها و قطر نازل و رابطه مستقیم با سرعت چاپ دارد. به‌منظور صحت‌سنجی مدل‌تجربی، در شرایط بیشترین میزان بازیابی‌شکلی خمشی، شبیه‌سازی عددی و آزمایش تجربی انجام شد. نتایج نشان داد خطای رابطه بین پیش‌تنش اعمالی و میزان بازیابی شکلی، 5/1 درصد و مدل‌تجربی اثر پارامترهای چاپ بر روی میزان بازیابی‌شکلی کاملاً منطبق شده است.
نوع مقاله: پژوهشی اصیل |
موضوع مقاله:
ساخت افزودنی
دریافت: 1400/11/1 | پذیرش: 1401/2/4 | انتشار: 1401/6/10
دریافت: 1400/11/1 | پذیرش: 1401/2/4 | انتشار: 1401/6/10
فهرست منابع
1. [1] Khoo ZX, Liu Y, An J, Chua CK, Shen YF, Kuo CN. A review of selective laser melted NiTi shape memory alloy. Materials (Basel). 2018;11(4):519. [DOI:10.3390/ma11040519]
2. [2] Shahrubudin N, Lee TC, Ramlan R. An Overview on 3D Printing Technology: Technological, Materials, and Applications. Procedia Manufacturing. 2019;35:1286-96. [DOI:10.1016/j.promfg.2019.06.089]
3. [3] Bodaghi M, Noroozi R, Zolfagharian A, Fotouhi M, Norouzi S. 4D printing self-morphing structures. Materials. 2019;12(8):1353. [DOI:10.3390/ma12081353]
4. [4] قرشی, صادق‌یزدی, حسین‌زاده, موسوی‌کانی. مطالعه اثر سرعت اسکن و توان لیزر بر حوضچه مذاب در فرآیند ذوب انتخابی لیزر به کمک معادلات حرکت مذاب برای Ti6Al4V. فصلنامه مکانیک هوافضا. 2021;17(3):1-15.
5. [5] Raviv D, Zhao W, McKnelly C, Papadopoulou A, Kadambi A, Shi B, et al. Active Printed Materials for Complex Self-Evolving Deformations. Scientific Reports. 2014;4(1):7422. [DOI:10.1038/srep07422]
6. [6] Tetsuka H, Shin SR. Materials and technical innovations in 3D printing in biomedical applications. Journal of Materials Chemistry B. 2020;8(15):2930-50. [DOI:10.1039/D0TB00034E]
7. [7] Savastano M, Amendola C, Fabrizio D, Massaroni E. 3-D printing in the spare parts supply chain: an explorative study in the automotive industry. Digitally supported innovation: Springer; 2016. p. 153-70. [DOI:10.1007/978-3-319-40265-9_11]
8. [8] Gul JZ, Sajid M, Rehman MM, Siddiqui GU, Shah I, Kim K-H, et al. 3D printing for soft robotics-a review. Science and technology of advanced materials. 2018;19(1):243-62. [DOI:10.1080/14686996.2018.1431862]
9. [9] Joshi SC, Sheikh AA. 3D printing in aerospace and its long-term sustainability. Virtual and Physical Prototyping. 2015;10(4):175-85. [DOI:10.1080/17452759.2015.1111519]
10. [10] Tibbits S, editor The emergence of "4D printing". TED conference; 2013.
11. [11] Zafar MQ, Zhao H. 4D printing: future insight in additive manufacturing. Metals and Materials International. 2019:1-22. [DOI:10.1007/s12540-019-00441-w]
12. [12] Momeni F, Liu X, Ni J. A review of 4D printing. Materials & Design. 2017;122:42-79. [DOI:10.1016/j.matdes.2017.02.068]
13. [13] Xie T. Tunable polymer multi-shape memory effect. Nature. 2010;464(7286):267. [DOI:10.1038/nature08863]
14. [14] Yu K, Ge Q, Qi HJ. Reduced time as a unified parameter determining fixity and free recovery of shape memory polymers. Nature communications. 2014;5:3066. [DOI:10.1038/ncomms4066]
15. [15] Hong S, Sycks D, Chan HF, Lin S, Lopez GP, Guilak F, et al. 3D printing of highly stretchable and tough hydrogels into complex, cellularized structures. Advanced materials. 2015;27(27):4035-40.
https://doi.org/10.1002/adma.201570182 [DOI:10.1002/adma.201501099]
16. [16] Wehner M, Truby RL, Fitzgerald DJ, Mosadegh B, Whitesides GM, Lewis JA, et al. An integrated design and fabrication strategy for entirely soft, autonomous robots. Nature. 2016;536(7617):451. [DOI:10.1038/nature19100]
17. [17] Zhou Y, Huang WM, Kang SF, Wu XL, Lu HB, Fu J, et al. From 3D to 4D printing: approaches and typical applications. Journal of Mechanical Science and Technology. 2015;29(10):4281-8. [DOI:10.1007/s12206-015-0925-0]
18. [18] Mousavi Kani SM, Sadegh Yazdi M, Hosseinzadeh MH. Influence of infill density and printing pattern on flexural properties of 3D printed short carbon fiber PLA composite. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2020;7(9):42-51.
19. [19] حیدری‌رارانی, صادقی, عزتی. مطالعه تجربی تاثیر پارامترهای مختلف ساخت بر خواص کششی نمونه‌های PLA چاپ‌شده به روش مدل‌سازی رسوب ذوب‌شده. علوم و فناوری کامپوزیت. 2020;7(2):855-62.
20. [20] Heidari-Rarani M, Ezati N, Sadeghi P, Badrossamay M. Optimization of FDM process parameters for tensile properties of polylactic acid specimens using Taguchi design of experiment method. Journal of Thermoplastic Composite Materials. 2020:0892705720964560. [DOI:10.1177/0892705720964560]
21. [21] Carrell J, Gruss G, Gomez E. Four-dimensional printing using fused-deposition modeling: a review. Rapid Prototyping Journal. 2020;26(5):855-69. [DOI:10.1108/RPJ-12-2018-0305]
22. [22] Solomon IJ, Sevvel P, Gunasekaran J. A review on the various processing parameters in FDM. Materials Today: Proceedings. 2021;37:509-14. [DOI:10.1016/j.matpr.2020.05.484]
23. [23] Hosseinzadeh M, Ghoreishi M, Narooei K. An investigation into the effect of thermal variables on the 3D printed shape memory polymer structures with different geometries. Journal of Intelligent Material Systems and Structures. 2021:1045389X211028286. [DOI:10.1177/1045389X211028286]
24. [24] Bodaghi M, Damanpack AR, Liao WH. Adaptive metamaterials by functionally graded 4D printing. Materials & Design. 2017;135:26-36. [DOI:10.1016/j.matdes.2017.08.069]
25. [25] van Manen T, Janbaz S, Zadpoor AA. Programming 2D/3D shape-shifting with hobbyist 3D printers. Materials Horizons. 2017;4(6):1064-9. [DOI:10.1039/C7MH00269F]
26. [26] Rajkumar AR, Shanmugam K. Additive manufacturing-enabled shape transformations via FFF 4D printing. Journal of Materials Research. 2018;33(24):4362-76. [DOI:10.1557/jmr.2018.397]
27. [27] Jamshidi M, Salimi Nezhad I, Golzar M, Behravesh AH. Investigation of the Effect of 3D printing parameters on shape-shifting of flat sturctures to Three-Dimensional Shapes. Journal of Science and Technology of Composites. 2021;7(4):1271-8.
28. [28] Akhoundi B, Nabipour M, Hajami F, Shakoori D. An Experimental Study of Nozzle Temperature and Heat Treatment (Annealing) Effects on Mechanical Properties of High‐Temperature Polylactic Acid in Fused Deposition Modeling. Polymer Engineering & Science. 2020;60(5):979-87. [DOI:10.1002/pen.25353]
29. [29] Roudbarian N, Baniasadi M, Ansari M, Baghani M. An experimental investigation on structural design of shape memory polymers. Smart Materials and Structures. 2019;28(9):095017. [DOI:10.1088/1361-665X/ab3246]
30. [30] Arrieta S, Diani J, Gilormini P. Experimental characterization and thermoviscoelastic modeling of strain and stress recoveries of an amorphous polymer network. Mechanics of materials. 2014;68:95-103. [DOI:10.1016/j.mechmat.2013.08.008]
31. [31] Hosseinzadeh M, Ghoreishi M, Narooei K. Investigation of hyperelastic models for nonlinear elastic behavior of demineralized and deproteinized bovine cortical femur bone. Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. 2016;59:393-403. [DOI:10.1016/j.jmbbm.2016.02.027]
32. [32] Baniasadi M, Maleki-Bigdeli M-A, Baghani M. Force and multiple-shape-recovery in shape-memory-polymers under finite deformation torsion-extension. Smart Materials and Structures. 2020;29(5):055011. [DOI:10.1088/1361-665X/ab78b4]
33. [33] Williams ML, Landel RF, Ferry JD. The Temperature Dependence of Relaxation Mechanisms in Amorphous Polymers and Other Glass-forming Liquids. Journal of the American Chemical Society. 1955;77(14):3701-7. [DOI:10.1021/ja01619a008]
34. [34] Myers RH, Montgomery DC, Anderson-Cook CM. Response surface methodology: process and product optimization using designed experiments: John Wiley & Sons; 2016.
ارسال پیام به نویسنده مسئول
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |