7982

ارائه ي روش نوين توليد مواد طبقه بندي شده ي تابعي با استفاده از ساخت افزايشي

كارشناسي

مهندسي مكانيك

1397

دكتر رامين هاشمي

1401/07/06

مكانيك

Developing a new method for fabrication of functionally graded materials via additive manufacturing

مواد طبقه بندي شدهيِ تابعي دسته جديدي از كامپوزيت ها هستند كه در اين مواد يك تغيير پيوسته، پلهاي يا فضايي در تركيب و يا ريز ساختار آن وجود دارد، اين تغيير باعثِ به وجود آمدنِ خواص ويژه اي در ساختارِ توليد شده، ميشود. با گسترش و پيچيده شدنِ نياز هايِ بشر توليد اين گونه مواد از اهميت ويژه اي برخوردار شده است. پيش از اين روش هايِ متعددي همچون روشهاي مبتني بر گاز (مانند رسوب شيميايي/فيزيكي بخار، افشانه حرارتي و رسوب گذاري الكتريكي،) فرآيندهاي فاز مايع (مانند ريختهگري گريز از مركز، ريختهگري نواري و ريخته گري لغزشي) و فرآيندهاي فاز جامد (مانند متالورژي پودر) براي ساخت مواد طبقه بندي شدهي تابعي استفاده شده است. اما هركدام از اين روش ها داراي محدوديت هايي از جمله دقت پايين، سرعت پايين و يا ناركارآمدي در توليد طرح هاي پيچيده به صورتِ مواد طبقه بندي شدهي تابعي بوده اند كه براي رفع برخي از اين محدوديت ها همچون سرعت و دقت پايين، روش هايِ ساخت افزايشي پيشنهاد شدند. اما روش هاي ساخت افزايشي نيز تواناييِ توليد برخي ساختار هايِ پيچيده را نداشتند، از اين رو در اين پژوهش با ارائهيِ روشي نوين سعي در برطرف كردنِ بخش زيادي از اين محدوديت ها شده است. در اين روش با تغيير مدت زمان تابشِ نور فرابنفش به هر لايه از قطعه، مواد طبقه بندي شدهي تابعي توليد ميشود، افزايشِ مدت زمانِ تابش نور فرا بنفش سببِ افزايشِ طول زنجيرهيِ پليمري و در نتيجه سفتي و سختيِ بيشتر قطعه ميشود. براي صحت سنجي اين روش از آزمايشاتِ نانو ايندنتيشن و تست كشش برايِ مدت زمان تابش هايِ متفاوت بهره برده شد، كه نتايج آنها حاكي از آن بود كه با استفاده از اين روش، مدول يانگ پنج برابر و سختي چهار برابر شده بود. سپس در قسمتي از پژوهش به توليد ساختار هايِ نسبتا پيچيده و توليد فرامواد به صورت مواد طبقه بندي شدهي تابعي با استفاده از اين روش پرداخته شد و كاربردهايِ ويژه اي برايِ اين ساختار ها معرفي شد. اين پژوهش ميتواند مقدمه اي بر پژوهش هايِ گسترده تري باشد كه در فصل پاياني پيشنهاداتي از اين دست ارائه شده است

مواد طبقه بندي شده ي تابعي