شماره ركورد
33817
پديد آورنده
احمدعلي نيري
عنوان
بررسي مشخصههاي ساخت بر عمر خستگي قطعات پلي لاكتيك اسيد (PLA) ساخته شده با روش چاپ سهبعدي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/7/8
استاد راهنما
دكتر محمود مهرداد شكريه
استاد مشاور
محمودمهرداد شكريه
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
هدف از اين پژوهش بررسي تأثير متغيرهاي ساخت چاپگر سهبعدي بر عمر خستگي قطعات ساخته شده از جنس پلي لاكتيك اسيد است. باتوجهبه مزاياي روش ساخت افزايشي و استفاده روزافزون اين تكنولوژي در صنايع مختلف، بررسي خواص مكانيكي قطعات توليد شده از اهميت ويژهاي برخوردار است. يكي از جنبههاي مهم در اين زمينه، عمر خستگي قطعات ساختهشده با چاپگر سهبعدي است. در فرآيند ساخت قطعات با چاپگر سهبعدي لايهگذاري ذوبشونده(FDM) ، متغيرهاي مختلفي مانند سرعت چاپ، نوع ماده، دماي نازل، دماي صفحه، زواياي ساخت لايهها، ضخامت لايهها و غيره مؤثر هستند. اين عوامل ميتوانند تأثير قابلتوجهي بر تخمين عمر خستگي قطعات ساختهشده داشتهباشند. در اين پژوهش، ابتدا به مشخصهيابي ماده پليلاكتيكاسيد (PLA) پرداخته شد. سپس پنج متغير از متغيرهاي چاپ سهبعدي، شامل زاويه چاپ، سرعت چاپ، ضخامت لايه، دماي چاپ و پهناي لايه، براي بررسي تأثير آنها بر خواص مكانيكي قطعات انتخاب گرديد. بهمنظور بررسي تأثير اين مشخصهها بر خواص مكانيكي، از طراحي آزمايشها به روش سطح پاسخ استفاده شد تا تعداد آزمايشها به حداقل برسد. نتايج آزمايشهاي استاتيكي نشان داد كه مشخصههاي بهينه و تأثيرگذار بر استحكام مكانيكي قطعات، مشخص گرديد. باتوجهبه ماهيت لايهلايه بودن قطعات چاپشده و شباهت آنها به قطعات كامپوزيتي پليمري، مقايسه رفتار اين قطعات با تئوري كلاسيك لايهاي انجام شد. نتايج نشان داد كه رفتار كلي دو گروه قطعات چاپشده و قطعات پيشبينيشده بر اساس CLT مشابه بوده و خواص قطعات چاپشده با خواص پيشبينيشده از CLT اختلاف تا حدود 80 درصد نيز داشتند. در ادامه، پس از شناسايي خواص بهينه از طريق آزمايشهاي استاتيكي، بررسي خواص خستگي قطعات چاپشده انجام گرفت. آزمايشهاي خستگي براي قطعات با لايهچينيهاي صفر درجه، 45± درجه و 90 درجه انجام شد و نمودار تنش-چرخه براي هر يك از آنها ترسيم گرديد. همچنين، در كنار آزمايشهاي خستگي، شرايط دمايي قطعات با استفاده از دوربين حرارتي موردبررسي قرار گرفت.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/07/26
عنوان به انگليسي
Investigation of the Effect of Manufacturing Parameters on the Fatigue Life of Polylactic Acid (PLA) Specimens Fabricated by 3D Printing
تاريخ بهره برداري
9/30/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
احمدعلي نيري
چكيده به لاتين
The objective of this research is to investigate the effect of 3D printer manufacturing variables on the fatigue life of components. Considering the advantages of additive manufacturing and its increasing application in various industries, studying the mechanical properties of the produced parts is of particular importance. One of the critical aspects in this field is the fatigue life of 3D-printed components. Among additive manufacturing technologies, fused deposition modeling (FDM) printers, which use polymeric filaments, are among the most common fabrication systems in industries. In the process of 3D printing, several variables such as printing speed, material type, nozzle temperature, bed temperature, layer orientation, and layer thickness significantly influence the fatigue life of the printed parts.
In this study, polylactic acid (PLA) material was first characterized. Then, five printing parameters—printing angle, printing speed, layer thickness, printing temperature, and layer width—were selected to evaluate their effect on the mechanical properties of the parts. To minimize the number of required tests, design of experiments (DOE) and response surface methodology (RSM) were employed. The results of static tests revealed the optimal and most influential parameters affecting the mechanical strength of the printed components.
Given the layer-by-layer nature of 3D-printed parts and their similarity to polymeric composite laminates, the behavior of the printed components was compared with predictions from Classical Laminate Theory (CLT). The results indicated that although the overall behavior of both groups was similar, significant differences were observed between the experimental properties of the printed parts and the predictions of CLT.
Subsequently, after identifying the optimal parameters through static tests, the fatigue behavior of 3D-printed components was evaluated. Fatigue tests were carried out on samples with 0°, ±45°, and 90° layer orientations, and stress–life (S–N) curves were plotted for each case. The results demonstrated that specimens with 90° layer orientation exhibited greater scatter in fatigue life compared to other orientations. In addition, thermal conditions of the printed specimens were monitored during fatigue testing using an infrared thermal camera.
كليدواژه هاي فارسي
چاپ سهبعدي , عمر خستگي , FDM , مشخصههاي چاپ سه بعدي , رفتار خستگي
كليدواژه هاي لاتين
3D printing , fatigue life , FDM , printing parameters
Author
Ahmadali Nayyeri
SuperVisor
Prof. M.M. Shokrieh