تأثير تراكم پرشدن و الگوي چاپ بر روي خواص خمشي قطعات كامپوزيتي پلي لاكتيك اسيد/الياف كوتاه كربن توليد شده به روش چاپ سه‌بعدي

Influence of infill density and printing pattern on flexural properties of 3D printed short carbon fiber PLA composite

مدل‌سازي با رسوب مذاب يكي از روش‌هاي پيشرفته ساخت افزايشي است كه امكان توليد قطعات پيچيده هندسي از مواد ترموپلاستيك را فراهم مي‌كند. استفاده از فرآيند مدل‌سازي با رسوب مذاب در توليد قطعات كامپوزيتي، زمان چرخه توليد را كوتاه كرده و هزينه‌هاي ساخت را كاهش مي‌دهد. از آنجا كه خواص قطعات توليد شده به كمك مدل‌سازي با رسوب مذاب به‌طور مشخص به پارامترهاي فرآيند وابسته است، مطالعه و بررسي پارامترهاي فرآيند و اثرات متفاوت آن‌ها بر خواص قطعات ساخته شده از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. در پژوهش حاضر اثر پارامترهاي تراكم پرشدن و الگوي چاپ بر روي خواص خمشي، نسبت استحكام خمشي به وزن و نسبت استحكام خمشي به زمان قطعات توليد شده به كمك مدل‌سازي با رسوب مذاب مورد مطالعه قرار گرفته است. ماده‌ي مورد بررسي در اين مطالعه كامپوزيت پلي‌لاكتيك اسيد تقويت شده با الياف كوتاه كربن است. نتايج نشان داد كه تراكم پرشدن نسبت به الگوي چاپ اثرگذاري بيشتري بر روي استحكام خمشي، وزن و زمان ساخت قطعات دارد. اين در حالي است كه با در نظر گرفتن نسبت استحكام خمشي به وزن كه مؤلفه‌ي مهم‌تري در ساخت قطعات كامپوزيتي است به عنوان خروجي مطلوب، الگوي چاپ نقش مهم‌تري را نسبت به تراكم پرشدن ايفاء مي‌نمايد.

Fused Deposition Modeling (FDM) is one of the advanced Additive Manufacturing (AM) techniques that enables the production of complex geometric components from thermoplastic materials. The use of the FDM process in the production of composite parts reduces the production cycle time and manufacturing costs. Since the properties of components fabricated by this method depend on the process parameters, investigating of process parameters and their various effects on the properties of manufactured parts are so necessary. In the present study, the effect of two process parameters including printing pattern and infill density on flexural properties, flexural strength-to-weight, and flexural strength-to-time ratios of FDM fabricated parts have been studied. The investigation is carried out on carbon fiber reinforced Polylactic acid (SCF/PLA) composite. The results indicated that the infill density compared to the printing pattern had a more significant effect on the flexural strength, weight, and build time of fabricated parts. However, considering the flexural strength-to-weight ratio, which is an important factor in the production of the composite parts as a desirable output, the printing pattern plays a more important role than the infill density.