مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بررسی نحوه تاثیر پارامترهای فرایند بر استحکام کششی قطعات PLA تولید شده به روش FDM به کمک روش سطح پاسخ

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
سیدمحمدباقر میرافضلی
علی حسن‌آبادی
حسین افشاری
دانشگاه بیرجند
چکیده
امروزه روش‌های ساخت افزایشی به دلیل مزایای متعددی از جمله عدم نیاز به ابزار و قالب و همچنین زمان تولید کوتاه، کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف پیدا کرده است. در بین این روش‌ها روش FDM به دلیل ارزانی و سهولت تولید، کاربرد وسیع دارد. در نتیجه کشف ارتباط بین خواص مکانیکی محصول تولید شده به این روش و پارامترهای مورد استفاده در فرایند، اهمیت زیادی دارد. در این تحقیق تأثیرات زاویه لایه چینی، تراکم و فشردگی شبکه و ضخامت لایه بر نیروی نرمال و استحکام کششی نمونه‌های پرینت شده از جنس PLA مورد برسی قرار می‌گیرد. برای بررسی تأثیرات پارامترها از طراحی آزمایش به روش پاسخ سطح و روش باکس‌بنکن به کمک نرم افزار مینی‌تب استفاده شده است. نتایج آزمایشات نشان می‌دهد که که بیشترین میزان استحکام کششی و نیروی نرمال کشش نمونه‌های پرینت شده به‌ترتیب برابر با 36/38 مگاپاسکال و 50/1 کیلونیوتن بوده است، که در زاویه لایه‌چینی صفر درجه و تراکم و فشردگی شبکه 150 درصد و ضخامت لایه 3/0 میلیمتر رخ می‌دهد.
کلیدواژه‌ها
روش FDM
استحکام کششی
جنس PLA
طراحی آزمایش

موضوعات

عنوان مقاله English

Investigating the Effect of Process Parameters on the Tensile Strength of PLA Parts Produced by FDM Method Using the Response Surface Method

چکیده English

Today, additive manufacturing methods have found wide applications in various industries due to their many advantages, including not needing tools and molds, as well as short production time. Among these methods, the FDM process is widely used due to its cheapness and ease of production. As a result, it is very important to discover the relationship between the mechanical properties of the product produced in this way and the parameters used in the process. In this research, the effects of layer lamination angle, infill extrusion width and layer thickness on the normal force and tensile strength of PLA printed samples are examined. In order to investigate the effects of the parameters, the design of experiment, using surface response and Box-Benken method was used with the help of Minitab software. The results of the tests show that the maximum tensile strength and normal tensile force of the printed samples were equal to 38.36 MPa and 1.50 kN, respectively, which is at zero-degree lamination angle, infill extrusion width of 150% and the thickness of the layer 0.3 mm.

کلیدواژه‌ها English

Fused Deposition Modeling
Tensile strength
PLA Material
Design of experiment
"1- Shahrubudin N, Lee TC, Ramlan R. An Overview on 3D Printing Technology: Technological, Materials, and Applications. Procedia Manufacturing. 2019;35:1286-96.
2- Zein I, Hutmacher DW, Tan KC, Teoh SH. Fused deposition modeling of novel scaffold architectures for tissue engineering applications. Biomaterials. 2002;23(4):1169-85.
3- Durgun I. Sheet metal forming using FDM rapid prototype tool. Rapid Prototyping Journal. 2015.
4- Hasanzadeh R, Azdast T. Optimization of FDM 3D Printing Process Parameters of Biodegradable Poly Lactic Acid Polymeric Samples. MODARES MECHANICAL ENGINEERING. 2021;21(2 #a001457):69-78.
5- Moradi M, Falavandi H, Karami Moghadam M, Shaikh Mohammad Meiabadi MS. Experimental Investigation of Laser Cutting Post Process of Additive Manufactured Parts of Poly Lactic Acid (PLA) by 3D Printers Using FDM Method. MODARES MECHANICAL ENGINEERING. 2020;20(4 #a00852):999-1009.
6- Patterson AE, Chadha C, Jasiuk IM. Identification and Mapping of Manufacturability Constraints for Extrusion-Based Additive Manufacturing. Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2021;5(2).
7- Nabipour M, Behravesh AH, Akhoundi B. Effect of printing parameters on Mechanical Strength of Polymer-Metal composites Printed via FDM 3D printer. mdrsjrns. 2017;17(1):145-50.
8- Bottini L, Boschetto A. Surface Characterization in Fused Deposition Modeling. 2014.
9- Brajlih T, Valentan B, Balic J, Igor D. Speed and accuracy evaluation of additive manufacturing machines. Rapid Prototyping Journal. 2011;17:64-75.
10- Žarko J, Vladić G, Pál M, Dedijer S. Influence of printing speed on production of embossing tools using FDM 3D printing technology. Journal of Graphic Engineering and Design. 2017;8:19-27.
11- Rinanto A, Nugroho A, Prasetyo H, Pujiyanto E. Simultaneous Optimization of TensileStrength, Energy Consumption and Processing Time on FDM Process Using Taguchi and PCR-TOPSIS2018. 1-5 p.
12- Feng L, Wang Y, Wei Q. PA12 powder recycled from SLS for FDM. Polymers. 2019;11:727.
13- 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;3:64.
"
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 22، شماره 10
مهر 1401
صفحه 235-239