25313

مطالعه‌ي رفتار مكانيكي نمونه‌هاي پليمري ABS توليد شده با فرآيند ساخت افزايشي با استفاده از همبستگي تصوير ديجيتال (DIC)

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

1397

1400/03/10

رامين هاشمي

مهنسي مكانيك

مدل‌سازي ته‌‌‌نشيني گداخته (FDM) يكي از پركاربردترين تكنيك‌هاي چاپ سه بعدي است كه از پليمرها براي ساخت مدل‌، نمونه‌هاي اوليه و يا حتي محصولات نهايي استفاده مي‌شود. اين تكنولوژي با وجود مزايايي مانند توليد مقرون به صرفه در تيراژ پايين، ساخت هندسه‌‌هاي پيچيده و محصولات سفارشي هنوز محدوديت‌ها و كاستي‌هايي دارد كه مربوط به خصوصيات مكانيكي و دقت ابعادي پايين‌تر اين نمونه‌ها در مقايسه با روش‌هاي ساخت متداول پليمر مانند اكستروژن، تزريق و فشرده‌سازي است. بدون شك پارامترهاي ساخت در دستگاه FDM تعيين‌كننده خواص مكانيكي قطعات ساخته شده است. از اين رو در اين مطالعه، تأثير سه پارامتر چگالي پركننده (ID) (20، 50 و80 درصد)، ضخامت لايه (LT) (1/0، 2/0 و 3/0 ميلي‌متر)، زاويه رشته‌هاي ساخت (RA) (0، 45 و90 درجه) و تأثير متقابل آن‌ها بر روي خواص مكانيكي خمش، كشش و خزش در دماي محيط به وسيله طراحي آزمايش و آناليز واريانس بررسي شده است. براي انجام تست‌هاي كشش و خزش از تكنيك همبستگي تصوير ديجيتال (DIC) به منظور محاسبه دقيق‌تر جابه‌جايي و كرنش استفاده شده است. ماده مورد مطالعه، پليمر آكريلونيتريل بوتادين استايرن تقويتي (ABS plus) مي‌باشد. مطالعه بر روي پارامترها با استفاده از طراحي آزمايش و روش سطح پاسخ (RSM) بر اساس طرح مركب مركزي (CCD) انجام شده است كه به كمك معادله رگرسيون درجه دوم براي تمامي پاسخ‌ها، به تعيين ضرايب مدل و از روش آناليز واريانس به بررسي تأثير پارامترها بر پاسخ پرداخته و نهايتاً پارامترهاي بهينه براي هر كدام از خواص بدست مي‌آيند. آناليز واريانس نشان مي‌دهد پارامتر زاويه ساخت مهم‌ترين پارامتر براي هر سه پاسخ كشش، خمش و خزش مي‌باشد. مقادير پارامترهاي بهينه براي تست‌ كشش معادل 979/76ID= درصد، 209/0LT= ميلي‌متر و 033/2RA= درجه است، كه منجر به حداكثر استحكام نهايي و ازدياد طول مي‌شود. براي تست خمش 277/78ID= درصد، 295/0LT= ميلي‌متر و 599/1RA= درجه منجر به حداكثر استحكام خمشي و همچنين در تست خزش، پارامترهاي بهينه 97/65ID= درصد، 223/0LT= ميلي‌متر و 92/15RA= درجه منجر به حداقل مقدار انطباق خزش مي‌شود.

1400/07/03

Investigation of mechanical behavior of ABS polymer samples produced by Additive manufacturing process using digital image correlation (DIC)

5/31/2022 12:00:00 AM

Fused deposition modeling (FDM) is one of the most widely used 3D printing techniques, using polymers to make models, prototypes, or even end products. Despite the advantages like cost-effective production in low circulation, complex geometry fabrication, and custom products, this technology still has limitations and shortcomings related to the mechanical properties and lower dimensional accuracy of these specimens compared to conventional polymer fabrication methods such as injection and compression. Undoubtedly, the fabrication parameters in the FDM machine determine the mechanical properties of the fabricated parts, so in this study, it was performed the effect of three parameters of infill density, layer thickness, and raster angle and their interaction on the mechanical properties of bending, tensile and creep at ambient temperature by design experiment and analysis of variance. The study material is acrylonitrile butadiene styrene reinforcing polymer (ABS plus). Parametric study was performed using the design of experiment (DOE) and the response surface methodology (RSM) and based on the central composite design (CCD) which was determined by quadratic regression equation for all responses to ascertain the model coefficients and the analysis of variance. The effect of the parameters on the response is discussed and finally, the optimal parameters for each of the properties are obtained. The digital image correlation (DIC) technique has also been used in tensile and creep tests to calculate displacement and strain.

مدل‌سازي ته‌نشيني گداخته , طراحي آزمايش , خواص مكانيكي , همبستگي تصوير ديجيتال

Fused deposition modeling , Design of experiment , Mechanical properties , Digital image correlation