Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của mật độ lấp đầy đến độ bền kéo và độ bền uốn của các bộ phận in 3D
Tóm tắt
Sản xuất bổ sung (AM) là một quy trình đổi mới có thể tạo ra nhanh chóng các cấu trúc phức tạp. Bằng cách xếp chồng vật liệu, một đối tượng ba chiều được tạo ra bằng kỹ thuật này. Mỗi lần đặt vật liệu dạng lỏng hoặc một phần lỏng sẽ tuân theo lớp đã đặt trước đó. Mục tiêu của mô hình hóa lắng đọng nóng chảy (FDM) là hiểu cách mà các cấu trúc nội bộ khác nhau ảnh hưởng đến độ chống uốn của các mẫu in và nghiên cứu tác động của các mẫu lấp đầy và tỷ lệ phần trăm lấp đầy khác nhau. Thuật ngữ "lấp đầy" mô tả mẫu vật liệu rắn được sử dụng để lấp đầy bên trong của một đối tượng in 3D. Nó được sử dụng để cung cấp sự hỗ trợ và độ bền cấu trúc cho bộ phận đã in. Vật liệu acrylonitrile butadiene styrene (ABS) đã được chọn cho nghiên cứu này vì nó cung cấp bề mặt hoàn thiện tốt hơn và độ ổn định kích thước cao hơn. Mẫu lấp đầy được chọn cho nghiên cứu thử nghiệm uốn là mẫu hình tam giác bao gồm các tỷ lệ mật độ lấp đầy khác nhau, cụ thể là 25%, 50%, 75% và 100%. Một số mẫu vật liệu ABS có mật độ lấp đầy 100% đã được thử nghiệm kéo theo tiêu chuẩn ASTM D638. Tiêu chuẩn ASTM D790 đã được sử dụng để tạo ra mô hình và thử nghiệm độ bền uốn của mẫu. Các mẫu đường thẳng và hình tam giác cung cấp các tính chất độ bền kéo và độ bền uốn lý tưởng nhất. Điều này có thể là do các raster được đặt liên quan đến hướng tải. Đối với các mẫu đường thẳng với 100% lấp đầy, phân tích kính hiển vi điện tử quét (SEM) cho thấy một mối liên hệ thuyết phục giữa các cấu trúc vi mô và các raster (độ rỗng, khoảng trống, khoảng cách giữa các hạt và lỗ do polyme kéo ra). Hơn nữa, phân tích SEM cho thấy sự hỏng matrox và các khoảng trống đáng kể trong mẫu hình tam giác ở các mật độ lấp đầy 25%, 50%, 75% và 100%.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Lubombo C, Huneault MA (2018) Effect of infill patterns on the mechanical performance of lightweight 3D-printed cellular PLA parts Vol. 17 Pages 214–228, https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2018.09.017
N Maqsood M Rimašauskas 2022 Development and fabrication of continuous carbon fiber reinforced thermoplastic porous composite structures with different infill patterns by using additive manufacturing. https://doi.org/10.1177/08927057221088468
Shaffer S, Yang K, Vargas J, Di Prima MA, Voit W (2014) On reducing anisotropy in 3D printed polymers via ionizing radiation. Polymer 55(23):5969–5979
Mostafa N, Syed HM, Igor S, Andrew G (2009) A study of melt flow analysis of an ABS-iron composite in fused deposition modelling process. Tsinghua Sci Technol 14:29–37
Goyanes A, Buanz AB, Basit AW, Gaisford S (2014) Fusedfilament 3D printing (3DP) for fabrication of tablets. Int J Pharm 476(1):88–92
Tang Pengfei, Zhao Xianfeng, Shi Hongyan (2023) A non-supporting printing algorithm for fused filament fabrication of multi-branch structure. Int J Adv Manuf Technol. 126(7–8):2959–2974. https://doi.org/10.1007/s00170-023-11267-7
Gracias DH, McAlpine MC (2013) 3D printed bionic ears. Nano Lett 13(6):2634–2639
Roshini Yadav L, Viji Chandran S, Lavanya K, Selvamurugan N (2021) Chitosan-based 3D-printed scaffolds for bone tissue engineering. Int J Biol Macromol. 183:1925–1938. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.05.215
Rovira David Sabaté, Nielsen Hanne Mørck, Taboryski Rafael, Bunea Ada-Ioana (2021) Additive manufacturing of polymeric scaffolds for biomimetic cell membrane engineering. Mater Des 201:1–8. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.109486
Mahale Rayappa Shrinivas, Shamanth V, Hemanth K, Nithin SK, Sharath PC, Shashanka R, Patil Adarsh, Shetty Darshan (2022) Processes and applications of metal additive manufacturing. Materials Today: Proceedings 54:228–233. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.08.298
Akhoundi B, Behravesh AH, BagheriSaed A (2018) Improving mechanical properties of continuous fiber-reinforced thermoplastic composites produced by FDM 3D printer. J Reinf Plast Compos. https://doi.org/10.1177/0731684418807300
Bellehumeur C, Li L, Sun Q, Gu P (2004) Modeling of bond formation between polymer filaments in the fused deposition modeling process. J Manuf Process 6(2):170–217
Sanz de Leon, Alberto & Dominguez-Calvo, A. & Molina, Sergio. (2019). Materials & Design. doi: 182.108044.https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.108044
M Ziolkowski T Dyl 2020 Machines 8 4 1 34. https://doi.org/10.3390/machines8040084
Pernet, Benoit & Nagel, Jacquelyn & Zhang, Hao. (2022). Procedia CIRP 105 682–687, https://doi.org/10.1016/j.procir.2022.02.114
Chisena Robert & Chen, Lei & Shih, Albert. (2021). International Journal of Mechanical Sciences, 196. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2021.106276
B Wittbrodt JM Pearce 2015 Addit Manuf 8 110 116. https://doi.org/10.1007/s40964-022-00285-8
D Croccolo M Agostinis de 2013 and Olmi G Comput Mater Sci 79 506 518. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2013.06.041
Tanikella N. Wittbrodt G, B, and Pearce J. M. (2017). Additive manufacturing, vol. 15, pp. 40–47. https://doi.org/10.1016/j.addma.2017.03.005
JM Chacon M Caminero 2017 A, Garcia-Plaza E Mater Des 124 143 157. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.03.065
Letcher T, Waytashek M. (2014). ASME 2014 International Mechanical Engineering Congress & Exposition, IMECE2014–39379. https://doi.org/10.1115/IMECE2014-39379
AK Sood RK Ohdar SS Mahapatra 2010 Mater Des 31 1 287 295. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2009.06.016
Garcia Plaza E, Nunez Lopez P. J, Caminero Torija M. A (2019). Polymers (Basel), vol. 11, no. 10. https://doi.org/10.3390/polym11101581
Shuaishuai Li & Xin, Yanmei & Yu, Ying & Wang Yu. (2021). Materials & Design. 204–109664. 109664. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.109664
N Fountas 2020 A, Kostazos P, Pavlidis H, Antoniou V In Procedia Structural Integrity 26 139 146. https://doi.org/10.1016/j.prostr.2020.06.017
K Kumar 2021 S, Soundararajan R, Shanthosh G Materials Today: Proceedings 45 2186 2191. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.10.078
Gunasekaran, K.N. & Aravinth, Vishaal & Kumaran. (2020). Materials Today: Proceedings, 968–975. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.09.041
Patil Chaitanya, Sonawwanay Puskaraj D, Naik M, and Thakur D. G. (2020). AIP Conference Proceedings, American Institute of Physics Inc., 070026(1)( 2020) 070026–1–070026–9. https://doi.org/10.1063/5.0034306
M Naik DG Thakur S Chandel 2022 Materials Today: Proceedings, Volume 62 Part 14 7391 7395. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.02.305
Mishra P. K, Senthil P, Adarsh S, (2021). Composites communications, vol. 24. https://doi.org/10.1016/j.coco.2020.100605
Melenka GW, Schofield JS, Dawson MR, Carey JP (2015) Evaluation of dimensional accuracy and material properties of the MakerBot 3D desktop printer. Rapid Prototyp J 21(5):618–627
AP Gordon J Torres M Cole A Owji Z DeMastry 2016 Rapid Prototype 387–404 2014 83. https://doi.org/10.1108/RPJ-07-2014-0083
Baich L. (2016). International Journal of Physical Sciences, Vol. 7, pp. 5765–5771. https://doi.org/10.1504/IJRAPIDM.2015.074809
Li N, Li Y, Liu S (2016) Rapid prototyping of continuous carbon fiber reinforced polylactic acid composites by 3D printing. J Mater Process Technol 238:218–225
Heidari-Rarani M, Rafiee-Afarani M, Zahedi AM (2019) Mechanical characterization of FDM 3D printing of continuous carbon fiber reinforced PLA composites. Compos Part B Eng 175:107147
Rimašauskas M, Kuncius T, Rimašauskienė R (2019) Processing of carbon fiber for 3D printed continuous composite structures. Mater Manuf Process 34:1528–1536. https://doi.org/10.1177/07316844221137017
Bachhav C Y, Sonawwanay Puskaraj D. (2022) Materials today: Proceedings, Volume 62 Part 12 6727 6733. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.04.806
Anoosha N M, Sachin B, Hemanth B R. (2018), Engineering and technology, Vol. 7, Issue 6, June 2018. https://doi.org/10.15680/IJIRSET.2018.0706040
H Li L Gao H Li 2020 Comput Methods Appl Mech Eng 372 0045 7825. https://doi.org/10.1016/j.cma.2020.113354
Aloyaydi Bandar & S. Sivasankaran & Alareqi, Ammar. (2020).2020.106557. https://doi.org/10.3934/matersci.2019.6.1033
ASTM D0638–14, Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics 130. https://doi.org/10.1520/D0638-14
Yao, Tianyun, Ye, Juan, Deng, Zichen, Zhang, Kai & Ma. (2020). Composites Part B: Engineering. 188. 107894. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.107894
Aloyaydi B.A, Sivansankaran S, Ammar H.R. (2019). Mater. Sci. 6 (6) (2019) 1033–10483. https://doi.org/10.1016/j.rineng.2021.100264
T. Yao, J. Ye, Z. Deng, Composites Part B: Engineering. 188 (2020) 107894, https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.107894
Dirk Fischer, Bach E, Claudia, Schonherr, Robert, Dietrich, Dagmar, Nickel, Daniela. (2022). Additive Manufacturing. https://doi.org/10.3934/matersci.2019.6.1033
R. Srinivasan, K. Nirmal Kumar, A. Jenish Ibrahim, Materials today: proceedings, Elsevier Ltd, (2020) 1801–1805. 27.https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.03.777
Bandar Abdullah Aloyaydi, Subbarayan Sivasankaran, Hany Rizk Ammar. (2019), AIMS Materials Science 6 6 1033 1048. https://doi.org/10.3934/matersci.2019.6.1033
ASTM D4673–02, In Encyclopedic Dictionary of Polymers, Springer, (2008). https://doi.org/10.1520/D4673-02R08
Bachhav C. Y, Sonawwanay Puskaraj D, Numerical comparison of additive manufacturing of ABS material based on infill design subjected to tensile load. Materials Today Proceedings, https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.04.806
Bachhav C. Y, Sonawwanay Puskaraj D, Naik Mahesh, Thakur D. G., Finite element analysis of flexural test of additively manufactured components fabricated by fused deposition modelling”, December 2020, pp.070026–1–070026–9. https://doi.org/10.1063/5.0034306
Chaitanya P (2019) Sonawwanay Puskaraj D, “FEA of additively manufactured components by fused deposition modelling – a review.” International Journal For Technological Research In Engineering 07(04):6409–6413