مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

بررسی خواص صوتی قطعات با ساختار متخلخل درجه‌بندی شده چاپ شده با روش ساخت رشته ذوبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
رضا نویدپور 1
طاهر ازدست 2
رزگار حسن زاده 3
میلاد مرادیان 4
پیمان میهن‌خواه 5
1 فارغ‌التحصیل کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
2 استاد، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران
4 فارغ‌التحصیل دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
5 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
10.22034/ijme.2024.464240.1975
چکیده
خواص آکوستیک متاثر از هندسه ماده جاذب صوت بوده و می‌توان با طراحی مناسب جاذب و کنترل دقیق ابعاد منافذ آن عملکرد صوتی ماده جاذب صوت را بهبود بخشید. در تحقیق حاضر بررسی خواص جذب صوتی قطعات چاپ شده با چاپگر سه بعدی نوع ساخت رشته ذوبی با ساختار متخلخل درجه‎بندی شده در ‎دستورکار قرار گرفت و‎ نمونه‎های استوانه‎ای در دو قطر 30 و 100 میلی‌متر و ضخامت 30 میلی‌متر و با چگالی‌های پرشدن 70، 80 و 90 درصد به عنوان قطعات متخلخل یکنواخت و نمونه‌هایی با ساختار متخلخل درجه‌بندی شده با چگالی‌های پرشدن 70، 80 و 90 درصد به صورت یکپارچه چاپ شدند. نتایج آزمایش‌ها نشان داد ‎که قطعات با ساختار متخلخل‎ درجه‌بندی شده نسبت به نمونه ها با ‎اندازه‎ منافذ یکنواخت، جذب صوت بالاتری دارد. همچنین در فرکانس های بالا، نمونه ها با ‎چگالی پر شدن پایین‌تر (تخلخل بیشتر) و ‎در ‎فرکانس پایین، نمونه های با چگالی پر شدن بالاتر (تخلخل کمتر) ضریب جذب صوتی بالاتری دارند. به طور کلی نتایج نشان داد که با انتخاب صحیح درصد تخلخل و اندازه منافذ و ترکیب درست آن‌ها در ساختار درجه‌بندی شده و همچنین جهت قرار گیری مناسب آن‌ها نسبت به منابع صوتی، می‌توان به درصدهای بالای جذب صوت و ضریب کاهش نویز توسط آن‌ها دست یافت.
کلیدواژه‌ها
خواص صوتی
چاپگر سه بعدی
تخلخل
ساختار متخلخل
کاهش نویز

عنوان مقاله English

Acoustic characterization of functionally graded porous structures parts fabricated via fused filament fabrication

نویسندگان English

Reza Navidpour 1
Taher Azdast 2
Rezgar Hasanzadeh 3
Milad Moradian 4
Peyman Mihankhah 5
1 MSc Graduate, Department of Mechanical Engineering, Urmia University, Urmia, Iran
2 Professor, Department of Mechanical Engineering, Urmia University, Urmia, Iran
3 Assistant Professor, Mechanical Engineering Department, Kermanshah University of Technology, Kermanshah, Iran
4 PhD Graduate, Department of Mechanical Engineering, Urmia University, Urmia, Iran
5 PhD Candidate, Department of Mechanical Engineering, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده English

Acoustic properties of sound-absorbing materials are influenced by their geometry, and sound performance can be enhanced through proper absorber design and precise control of pore dimensions. This study examines the sound absorption properties of parts printed using a fused filament fabrication (FFF) 3D printer with a functionally graded porous structure. Cylindrical samples with diameters of 100 mm and 30 mm, a thickness of 30 mm, and uniform infill densities of 70%, 80%, and 90%, as well as samples with functionally graded porous structures with infill densities of 70%, 80%, and 90%, were printed. The test results demonstrated that samples with functionally graded porous structures exhibited higher sound absorption than those with uniform pore sizes. Additionally, at high frequencies, samples with lower infill density (higher porosity) showed greater sound absorption, while at low frequencies, samples with higher infill density (lower porosity) had a higher sound absorption coefficient. Overall, the findings suggest that selecting the appropriate porosity percentage, pore size, and their optimal combination in the graded porous structure, along with proper placement relative to sound sources, can achieve high levels of sound absorption and noise reduction.

کلیدواژه‌ها English

Acoustic Properties
FFF 3D Printing
Porosity
Porous Structure
Noise Reduction
[1] King YJ, Teo KK. Application of 3D printed structured materials as the sound absorption panels. InIOP Conference Series: Earth and Environmental Science 2020 Mar 1 (Vol. 463, No. 1, p. 012032). IOP Publishing. doi:1088/1755-1315/463/1/012032
[2] Seddeq HS. Factors influencing acoustic performance of sound absorptive materials. Australian journal of basic and applied sciences. 2009;3(4):4610-7.
[3] Hasanzadeh R, Mihankhah P, Azdast T, Bodaghi M, Moradi M. Process‐property relationship in polylactic acid composites reinforced by iron microparticles and 3D printed by fused filament fabrication. Polymer Engineering & Science. 2024 Jan;64(1):399-411. doi:1002/pen.26556
[4] Rasouli A, Azdast T, Mohammadzadeh H, Mihankhah P, Hasanzadeh R. Introducing a novel combined method of fused filament fabrication (FFF)/batch foaming to improve the properties of biodegradable poly lactic acid. Modares Mechanical Engineering. 2021 Dec 10;22(1):15-22. [In Persian]
[5] Feizlou N, Azdast T, Hasanzadeh R, Rostami M, Ashrafi N. Investigation of the effect of die diameter on the structural properties of extruded polyethylene foams. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2023 Sep 23;10(7):10-6. doi:22034/IJME.2024.433989.1907 [In Persian]
[6] Akhoundi B, Khosravian E, Modanloo V. Deposition of continuous glass fibers on a curved surface by 3D printer based on fused filament fabrication technology. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2024 Jan 21;10(11):16-23. doi: 22034/IJME.2024.429126.1885 [In Persian]
[7] Hasanzadeh R, Azdast T, Mihankhah P. Effect of Printer Process Parameters of Fused Filament Fabrication on the Tensile Strength and Density of Polylactic Acid/Nanoclay Nanocomposites. Iranian Journal of Polymer Science and Technology. 2023 Dec 22;36(5):539-49. doi: 10.22063/JIPST.2024.3495.2266 [In Persian]
[8] Mihankhah P, Azdast T, Mohammadzadeh H, Hasanzadeh R, Aghaiee S. Fused filament fabrication of biodegradable polylactic acid reinforced by nanoclay as a potential biomedical material. Journal of Thermoplastic Composite Materials. 2023 Mar;36(3):961-83. doi: 10.1177/08927057211044185
[9] Johnston W, Sharma B. Additive manufacturing of fibrous sound absorbers. Additive Manufacturing. 2021 May 1;41:101984. doi: 10.1016/j.addma.2021.101984
[10] Vasina M, Monkova K, Monka PP, Kozak D, Tkac J. Study of the sound absorption properties of 3D-printed open-porous ABS material structures. Polymers. 2020 May 6;12(5):1062. doi:3390/polym12051062
[11] Monkova K, Vasina M, Monka PP, Vanca J, Kozak D. Effect of 3D-printed PLA structure on sound reflection properties. Polymers. 2022 Jan 20;14(3):413. doi: 10.3390/polym14030413
[12] Farooqi ZU, Ahmad I, Ditta A, Ilic P, Amin M, Naveed AB, Gulzar A. Types, sources, socioeconomic impacts, and control strategies of environmental noise: A review. Environmental Science and Pollution Research. 2022 Nov;29(54):81087-111. doi: 10.1007/s11356-022-23328-7
[13] Liu X, Yan X, Zhang H. Effects of pore structure on sound absorption of kapok-based fiber nonwoven fabrics at low frequency. Textile Research Journal. 2016 May;86(7):755-64. doi: 10.1177/0040517515599742
[14] Chua JW, Li X, Li T, Chua BW, Yu X, Zhai W. Customisable sound absorption properties of functionally graded metallic foams. Journal of Materials Science & Technology. 2022 May 10;108:196-207. doi: 10.1016/j.jmst.2021.07.056