مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

اثر سرعت بالای پرینت سه بعدی بر استحکام کششی و بهره‌وری تولید نمونه‌های پلی‌لاکتیک‌اسید در ساخت رشته ذوبی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران
10.22034/ijme.2026.589802.2203
چکیده
در سال‌های اخیر، استفاده از فناوری ساخت افزایشی مبتنی بر رشته‌ مذاب رشد قابل‌توجهی داشته است. با وجود مزایای فراوان، کنترل کیفیت مکانیکی قطعات تولیدشده همچنان به‌عنوان یک چالش اساسی مطرح است، زیرا پارامترهای فرایندی می‌توانند به‌طور مستقیم بر خواص مکانیکی قطعات اثر بگذارند. یکی از مهم‌ترین این پارامترها سرعت پرینت است که سرعت‌های بسیار بالا در تحقیقات پیشین کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است. در تحقیق حاضر، تأثیر دو سرعت بسیار متفاوت، شامل سرعت پایین ۵۰ میلی‌متر بر ثانیه و سرعت بسیار بالای ۵۰۰ میلی‌متر بر ثانیه، بر خواص کششی، زمان تولید و استحکام کششی نرمال نمونه‌های پلیمری ساخته‌شده از ماده پلی‌لاکتیک اسید مورد بررسی قرار گرفت. نمونه‌ها با استفاده از چاپگر سه‌بعدی تولید شدند و آزمون کشش برای ارزیابی رفتار مکانیکی انجام و زمان ساخت هر نمونه ثبت گردید تا امکان محاسبه خواص نرمال‌شده بر اساس زمان تولید فراهم شود و یک شاخص ترکیبی از عملکرد مکانیکی و بهره‌وری تولید ارائه گردد. نتایج نشان داد که افزایش سرعت پرینت، زمان تولید را به‌طور چشمگیری کاهش داد و حدود ۷۰ درصد صرفه‌جویی زمانی ایجاد کرد. از سوی دیگر، استحکام کششی نمونه‌ها در سرعت بالاتر افزایش یافت که این موضوع به بهبود کیفیت اتصال بین‌لایه‌ای نسبت داده شد. افزون بر این، استحکام کششی نرمال که معیار جامعی از عملکرد مکانیکی نسبت به زمان تولید است، بیش از سه برابر در سرعت بسیار بالا افزایش یافت. این یافته نشان می‌دهد که انتخاب سرعت مناسب می‌تواند به‌طور هم‌زمان بهره‌وری تولید و کارآیی مکانیکی قطعات را ارتقا دهد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Effect of Ultra-High 3D Printing Speed on Tensile Properties and Production Efficiency of Polylactic Acid Specimens in Fused Filament Fabrication

نویسندگان English

Rezgar Hasanzadeh
Amirhossein Farzipour
Department of Mechanical Engineering, Kermanshah University of Technology, Kermanshah, Iran
چکیده English

In recent years, the use of additive manufacturing based on fused filament fabrication has been expanded significantly due to its process simplicity, low production cost, and capability for fabricating polymer components with diverse geometries. Despite these advantages, ensuring the mechanical quality of printed parts remains a critical challenge, as processing parameters directly influence interlayer cohesion, structural integrity, and overall mechanical performance. Among these parameters, printing speed plays a particularly important role; however, previous studies have predominantly examined low to moderate speeds, while the behavior of printed components at very high speeds has received limited attention. The present study experimentally investigates the effects of two substantially different printing speeds, 50 mm/s and a very high speed of 500 mm/s, on the tensile strength, production time, and normalized tensile strength of polylactic acid specimens. Standardized samples were fabricated using a fused filament fabrication printer, tensile tests were conducted to evaluate mechanical behavior, and the fabrication time of each specimen was recorded to calculate time-normalized properties, providing an integrated indicator of mechanical performance relative to production efficiency. The results indicate that increasing the printing speed drastically reduced the production time, achieving approximately 70% time savings. Moreover, tensile strength increased at higher printing speed, which is attributed to improved interlayer bonding quality. In addition, the normalized tensile strength, representing combined mechanical performance and manufacturing efficiency, showed more than a threefold increase at the very high speed. These findings demonstrate that selecting an appropriate printing speed can simultaneously enhance production efficiency and mechanical performance.

کلیدواژه‌ها English

used filament fabrication
Printing speed
Production time
Tensile strength
Production efficiency

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 20 مرداد 1405