بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی قطعات چاپ شده سه بعدی با استفاده از فیلامنتهای پلاستیک ABS پر شده با آلومینا

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

2 گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل

چکیده

در سالهای اخیر، روشهای چاپ سه بعدی (ساخت افزودنی) مورد توجه مراکز تحقیقاتی و صنایع مختلف قرار گرفته است. از بین این فرآیندهای چاپ سه بعدی، روش رسوب مذاب (Fused deposition modeling) به دلیل سادگی فرآیند و ارزان بودن تجهیزات متداول‌تر بوده است. در این روش از فیلامنتهای پلیمری، برای نمونه سازی و یا در برخی موارد به منظور ساختن یک قطعه سازه‌ای استفاده می‌شود. در این تحقیق فیلامنتهای کامپوزیتی که از زمینه پلیمری ABS و کسرهای حجمی مختلف اکسید آلومینیوم (آلومینا) تشکیل شده‌اند، تولید شدند. خواص مکانیکی و فیزیکی قطعات چاپ شده با این فیلامنت‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمون کشش نشان داد که با افزایش کسر حجمی آلومینا استحکام‌های کششی به دلیل ایجاد حفره‌های بین لایه‌ای کاهش می‌یابند. در نمونه 20 درصد حجمی آلومینا، استحکام کششی تا 70 درصد کاهش یافت. ولی در آزمون فشاری، تا 10 درصد حجمی استحکام‌های فشاری 74 درصد کاهش یافته و سپس استحکام فشاری افزایش می یابد. آزمون تغییر شکل حرارتی نیز انجام شد و به دلیل ضعیف بودن استحکام‌ها دمای تغییر شکل حرارتی 11 درصد کاهش یافت. آنالیز توزین حرارتی، نشان داد که با افزایش آلومینا پایداری حرارتی قطعات چاپ شده افزایش یافت. انقباض طولی در سه جهت برای قطعه چاپ شده اندازه‌گیری شده و ناهمسانگردی در انقباض بحث شد. همچنین با افزایش آلومینا تا 15 درصد حجمی، سختی تا 27 درصد کاهش یافته است و پس از آن سختی کمی افزایش یافت. با افزایش آلومینا تا 20 درصد حجمی، اعوجاج قطعات تا 91 درصد کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of physical and mechanical properties of 3D printed parts by using of ABS plastic filaments filled by alumina

نویسندگان [English]

  • Arman Gholizadeh Roshan 1
  • Abbas Zolfaghari 2
  • Mohsen Shakeri 1
1 Manufacturing group, faculty of mechanical engineering, Babol Noshirvani Uinversity of Technology, Babol, Iran
2 Manufacturing group, faculty of mechanical engineering, Babol Noshirvani University of Technology, Babol
چکیده [English]

In recent years, 3D printing methods (additive manufacturing) have been attracted in research centers and industry. Among several 3D printing processes, fused deposition modeling (FDM) was more popular. In this method, plastic filaments were used for rapid prototyping or manufacture of a structural part. In this research, composite filaments compounded by a polymeric matrix and different volume fraction of aluminum oxide (alumina), were produced. Mechanical and physical properties of printed parts by these filaments were evaluated. Tensile test results showed that with increase of the volume fraction of alumina, tensile strengths were decreased because of inter layer voids. For 20% volumetric of alumina, tensile strength was decreased up to 70%. But in compression test, compressive strength was decreased 74% with increase of alumina till 10% and then compressive strength increased. Also, heat deflection temperature test was conducted and 11% decrease in heat deflection temperature was obtained, because of lower strengths of composites. Thermogravimetric analysis (TGA) showed that with increase of alumina, thermal stability of printed parts was increased. Linear shrinkage was measured for printed part in three directions and anisotropic shrinkage was explained. Also with increase of alumina till 15% volumetric, hardness was decreased to 27% and after that the hardness was increased a little. With increase of alumina till 20% volumetric, warpage of parts was decreased to 91%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • 3D Printing
  • fused deposition modeling
  • composite filament
  • Alumina