شماره ركورد
34077
پديد آورنده
حسين رجبي دهكي
عنوان
اثر مشخصههاي ساخت چاپگر سهبعدي بر اعوجاج قطعات پليمري
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مكانيك
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/7/30
استاد راهنما
دكتر محمود مهرداد شكريه
استاد مشاور
-
دانشكده
مهندسي مكانيك
چكيده
امروزه ساخت افزايشي به روش مدلسازي رسوب ذوبشده (FDM) يكي از روشهاي مهم توليد قطعات است. اين روش مزاياي فراواني از جمله نمونهسازي سريع، هزينهي پايين توليد و همچنين توليد قطعاتي با پيچيدگيهاي هندسي زياد را دارد. با اين وجود، بدليل تداوم چرخهي گرم و سرد شدن قطعه حين چاپ، تنش پسماند و در نتيجه اعوجاجي در قطعه بوجود ميآيد كه كيفيت قطعه را كاهش ميدهد و از جمله ايرادات اين روش است. اين پاياننامه به بررسي عددي و تجربي اثر تغيير مشخصههاي دماي نازل، سرعت چاپ، ضخامت لايه، درصد تراكم، لايهچيني و عرض خط چاپ شده بر اعوجاج قطعهاي با هندسهي نمونهي استاندارد ASTM D6110 ميپردازد. دو ماده PLA و ABS بدليل استفاده زياد در صنعت چاپ سهبعدي و محبوبيت آنها بين كاربران در اين پژوهش مورد بررسي قرار گرفتند. اين پاياننامه براي كاهش تعداد انجام آزمايشها و شبيهسازيهاي عددي از روش طراحي آزمايش متعامد تاگوچي جهت تعيين ماتريس آزمايشها استفاده خواهد كرد. در اين پاياننامه نرمافزار Digimat-AM جهت تحليلهاي عددي استفاده شده است. نتايج بهدستآمده نشان ميدهد كه متغيرهاي خاصي حساسيت بيشتري به تفاوتهاي مواد از خود نشان ميدهند. به ترتيب درصد تراكم، ضخامت لايه و زواياي لايهچيني بيشترين تاثير را نسبت به ساير متغيرهاي مورد مطالعه بر اعوجاج داشته است. با افزايش درصد تراكم از 40 به 70 درصد اعوجاج كاهش يافته است. در تراكمهاي پايين، ساختار داخلي قطعه ضعيفتر است و قادر به تحمل تنشهاي حرارتي نيست. با افزايش تراكم به 70 درصد، متراكمتر شدن قطعه و افزايش استحكام سبب مقاومت بيشتر در برابر انقباض و تابخوردگي ميشود. افزايش ضخامت لايه مطابق با شكل هر دو ماده ABS و PLA باعث كاهش اعوجاج نهايي قطعه ميشود. همچنين لايهچيني صفر درجه به معني همجهت بودن چاپ فيلامنت پليمري با طول قطعه موجب كاهش اعوجاج نهايي شده است. علاوه بر اين ميزان اعوجاج در قطعات ABS بيش از قطعات PLA است كه اين امر ناشي از تفاوت ضريب انبساط دمايي اين دو ماده است. در انتها و با مقايسه نتايج عددي و تجربي، پيشبيني روند كم يا زياد شدن اعوجاج در حالتهاي گوناگون بهخوبي انجام ميگيرد و خطاي مقادير مقايسهي اسكن سهبعدي اعوجاج قطعات چاپ شده با فايلهاي شبيهسازي كمتر از 30 درصد است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/09/01
عنوان به انگليسي
The Effect of 3D Printer Manufacturing Parameters on the Warpage of Polymer Parts
تاريخ بهره برداري
10/23/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
حسين رجبي دهكي
چكيده به لاتين
Nowadays, additive manufacturing using the Fused Deposition Modeling (FDM) technique is considered one of the most important methods for producing components. This process offers numerous advantages, including rapid prototyping, low production costs, and the ability to fabricate parts with complex geometries. However, due to the continuous heating and cooling cycles during printing, residual stresses are generated, leading to warpage in the printed part, which reduces its quality and represents one of the drawbacks of this method.
This thesis investigates, both numerically and experimentally, the effects of varying nozzle temperature, printing speed, layer thickness, infill density, lay-up, and extrusion width on the warpage of a specimen with the standard ASTM D6110 geometry. Two materials, PLA and ABS, were selected for this study due to their widespread use in the 3D printing industry and their popularity among users. To minimize the number of experimental trials and numerical simulations, the orthogonal Taguchi design method was employed to establish the experimental matrix. Numerical analyses were conducted using the Digimat-AM software. The results indicate that certain parameters exhibit greater sensitivity to material differences. Specifically, infill density, layer thickness, and lay-up had the most significant influence on warpage compared to other studied variables.
An increase in infill density from 40% to 70% reduced warpage. At lower densities, the internal structure of the part is weaker and unable to withstand thermal stresses. With higher density (70%), the compact structure and increased strength enhance resistance against shrinkage and distortion. Similarly, increasing layer thickness reduced the final warpage in both ABS and PLA specimens. Moreover, a lay-up of 0°, meaning the polymer filament is aligned with the length of the specimen, resulted in reduced warpage.Additionally, ABS specimens exhibited greater warpage than PLA specimens, which can be attributed to differences in the thermal expansion coefficients of the two materials. Finally, by comparing numerical and experimental results, the trend of warpage increase or decrease under different conditions was accurately predicted, with the error between 3D scan measurements of printed specimens and simulation files being less than 30%.
كليدواژه هاي فارسي
ساخت افزايشي , اعوجاج , تنش پسماند
كليدواژه هاي لاتين
FDM , Digimat AM , ABS , PLA
Author
Hossein Rajabi
SuperVisor
Prof. Mahmood Mehrdad Shokrieh