مقايسه استحكام كششي نمونه هاي چاپ سه بعدي شده به روش مدل سازي لايه نشاني ذوبي

Comparison of Tensile Strength for 3D Printed Parts Fabricated by Fused Filament Fabrication (FFF)

فرآيندهاي ساخت افزايشي دسته‌اي از فرآيندهاي توليد هستند كه براي ساخت قطعات خاص در كمترين زمان ممكن مورد استفاده قرار مي‌گيرند. برخلاف روش ماشينكاري كه با براده‌برداري و به صورت كاهشي عمليات ساخت انجام مي‌شود، در روش ساخت افزايشي با اضافه نمودن يك لايه جديد به لايه هاي قديمي چاپ شده، قطعه نهايي ساخته مي‌شود. در اين مقاله به بررسي استحكام كششي نمونه‌هاي توليد شده از جنس ABS پرداخته مي‌شود. سه پارامتر مورد بررسي اثر اندازه نمونه، اثر درصد تراكم و اثر الگوي چاپ بر رفتار تنش-كرنش قطعات مي‌باشد. سه نمونه با اندازه متفاوت، پنج نمونه با درصدهاي مختلف تراكم و دو نمونه با الگوي چاپ متفاوت توليد شده‌اند و پس از انجام آزمون كشش، رفتار منحني تنش-كرنش قطعات با يكديگر مقايسه شده‌اند. نتايج آزمون كشش نشان داد كه با افزايش اندازه نمونه، استحكام كششي قطعات كاهش مي‌يابد. همچنين با كاهش درصد تراكم، نيروي تحمل شده توسط نمونه و درصد ازدياد طول قبل از شكست كاهش مي‌يابد و تفاوت قابل توجهي ميان نمونه با تراكم صد درصد و ساير نمونه‌ها وجود دارد. با مقايسه نسبت نيروي ماكزيمم بر جرم هر يك از نمونه‌ها مشاهده مي‌شود كه اين نسبت براي نمونه‌هاي متخلخل نزديك به يكديگر بوده، ولي اين نسبت براي نمونه توپر در مقايسه با نمونه‌هاي متخلخل 25 درصد بيشتر مي‌باشد. استحكام نمونه‌هاي چاپ شده به روش نرمال نسبت به نمونه توليد شده با پروفايل‌هاي هم‌مركز 13.9 درصد بيشتر است. همچنين كرنش شكست نمونه‌هاي چاپ شده به روش پروفايل‌هاي هم‌مركز 48 درصد نسبت به كرنش شكست نمونه نرمال كاهش يافته است.

Additive manufacturing is a new type of manufacturing process which is used for the fabrication of special parts in a minimum possible time. Unlike the machining processes in which the part is prepared by material removal, the parts are fabricated in additive manufacturing by adding a new layer to old printed layers. In this article, the tensile strength of printed specimens from ABS by Fused Filament Fabrication (FFF) will be evaluated. Size, in-fill density, and the print pattern are three process parameters that will be investigated. Three different size samples, five different in-fill density samples, and two samples with different patterns are printed and the stress-strain behavior of prepared samples was compared. The tensile test results show that the tensile strength of samples decreases by increasing the sample size. Also, by decreasing the in-fill density, the tensile load of samples and elongation decreases, and a considerable difference between the 100% in-fill density and other samples are observed. By comparing the ratio of maximum force to the mass of samples it was observed that this ratio is almost constant for non-solid samples but this ratio is 25% higher for the solid (100% in-fill density) sample compared to the non-solid samples. The strength of the samples printed by the normal pattern is 13.9 % higher than the sample produced with concentric profiles. The failure strain of the sample produced with concentric profiles reduces by about 48% compared to samples printed by the normal pattern.