ارزيابي عملكرد خستگي خمشي دوراني و خزش در قطعات PLA طي فرآيند لايه‌نشاني مذاب

Evaluation of rotary fatigue bending and creep performance in PLA components during fused deposition modeling

امروزه با توجه به اهميت كاهش زمان بين طراحي تا توليد محصول، استفاده از روش هايي نظير لايه‌نشاني مذاب (FDM)، به عنوان جايگزين مناسبي در مقايسه با روش‌هاي توليد كاهشي به‌شمار مي‌رود. پلي‌لاكتيك‌اسيد (PLA)، به عنوان يك پليمر زيست سازگار در بسياري از زمينه هاي مهندسي و پزشكي كاربرد دارد. بهبود قابليت تحمل بارگذاري طولاني مدت در چنين محصولاتي يكي از معيارهاي ضروري جهت اطمينان از عملكرد مناسب اين قطعات مي‌باشد. در اين پژوهش، به منظور بررسي خواص خستگي و خزشي نمونه‌هاي ساخته شده از پليمر پلي‌لاكتيك اسيد طي روش لايه نشاني مذاب، به ارزيابي تأثير پارامترهاي ارتفاع لايه‌ها، ضخامت لايه‌ها، درصد پرشدگي و الگوي پرشدن بر رفتار خستگي و مقاومت خزشي نمونه‌ها پرداخته شد. همچنين به منظور بهره‌مندي از تحليل آماري از روش سطح پاسخ استفاده گرديده است. آناليز واريانس (ANOVA) نشان داد، درصد پرشدگي و ضخامت لايه بيشترين تأثير را بر افزايش عمر خستگي و كاهش نرخ خزشي نمونه‌ها داشته است. نتايج نشان داد، لايه-نشاني به‌ازاي ارتفاع لايه0.1 ميلي‌متر، ضخامت لايه0.3 ميلي‌متر، درصدپرشدگي 75% با استفاده از الگوي لانه زنبوري بالاترين عمرخستگي و مقاومت خزشي نمونه‌ها را در پي داشته است.

Today, due to the importance of reducing the time between design and production, the use of methods such as fused deposition modeling (FDM), is considered as a good alternative compared to reduction production methods. Poly lactic acid (PLA) is used as a biocompatible polymer in many engineering and medical fields. Improving the long-term load bearing capacity of such products is one of the essential criteria to ensure the proper performance of these components. In this study, in order to improve the fatigue life and creep resistance of samples made of poly lactic acid polymer during the fused deposition modeling, to evaluate the effect of layer height, layer thickness, infill percentage and infill pattern on fatigue behavior. an‎d creep resistance of the samples was investigated. Also, in order to benefit from statistical analysis, the response surface methodology has been used. Analysis of variance (ANOVA) showed that the percentage of filling and layer thickness had the greatest effect on increasing the fatigue life and reducing the creep rate of the samples. The results showed that layering based on layer height of 0.1 mm, layer thickness of 0.3 mm, infill percentage of 75% using honeycomb pattern had the highest fatigue life and creep resistance of the samples.