مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

بررسی تجربی اثر اندازه سلول و ضخامت دیواره بر رفتار کششی ساختارهای سلولی شش‌ضلعی PLA تولیدشده به روش FDM

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه طراحی کاربردی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران
2 دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران
10.22034/ijme.2026.595524.2215
چکیده
ساختارهای سلولی تولیدشده به روش ساخت افزایشی، به دلیل وزن کم و خواص مکانیکی قابل‌تنظیم، در طراحی قطعات مهندسی مورد توجه قرار گرفته‌اند. در این پژوهش، اثر اندازه سلول و ضخامت دیواره بر رفتار کششی ساختارهای سلولی شش‌ضلعی پلی‌لاکتیک اسید بررسی شد. نمونه‌ها به روش مدل‌سازی رسوب ذوبی و براساس طرح فاکتوریل کامل شامل اندازه سلول‌های ۲، ۳، ۴ و ۵ میلی‌متر و ضخامت‌های دیواره ۰.۵ تا ۱.۵ میلی‌متر ساخته شدند. برای هر یک از ۲۴ ترکیب هندسی، یک نمونه تحت آزمون کشش قرار گرفت. نیروی بیشینه، نیروی شکست، تنش‌های مرجع متناظر، مدول مؤثر گزارش‌شده توسط نرم‌افزار دستگاه و الگوی شکست ماکروسکوپی مقایسه شدند. افزایش ضخامت دیواره عموماً با افزایش ظرفیت تحمل بار همراه بود، هرچند پاسخ برخی ترکیب‌ها غیر یکنواخت بود. بیشترین تنش بیشینه و تنش شکست، به‌ترتیب ۳۱.۰۹ و ۲۸.۶۹ مگاپاسکال، برای اندازه سلول ۲ میلی‌متر و ضخامت ۱.۵ میلی‌متر ثبت شد. بیشترین مدول مؤثر گزارش‌شده، برابر ۱۹۲۴.۴۵ مگاپاسکال، مربوط به اندازه سلول ۵ میلی‌متر و ضخامت ۱.۵ میلی‌متر بود. بنابراین هندسه دارای بیشترین مقاومت با هندسه دارای بیشترین مدول گزارش‌شده یکسان نبود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Experimental Investigation of the Effect of Cell Size and Wall Thickness on the Tensile Behavior of FDM-Fabricated PLA Hexagonal Cellular Structures

نویسندگان English

amir hossein rabiee 1
Mohammad Farahani 2
1 School of Mechanical Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran.
2 Arak University of Technology, Arak, Iran
چکیده English

Additively manufactured cellular structures offer opportunities to tailor structural response while reducing material use. This study experimentally examines the tensile behavior of hexagonal cellular structures fabricated from polylactic acid (PLA) by fused deposition modeling (FDM). A full factorial design combined four nominal cell sizes (2, 3, 4, and 5 mm) with six wall thicknesses (0.5–1.5 mm), yielding 24 configurations. One specimen was tested for each configuration. Peak and fracture forces, corresponding reference stresses, effective moduli reported by the testing-machine software, and macroscopic fracture patterns were compared. Increasing wall thickness generally increased load-bearing capacity, although non-monotonic responses occurred in several configurations. The highest peak and fracture stresses were 31.09 and 28.69 MPa, respectively, for the 2 mm cell size and 1.5 mm wall thickness. The highest reported effective modulus was 1924.45 MPa for the 5 mm cell size and 1.5 mm wall thickness. Thus, the configurations associated with the highest strength and highest reported modulus differed. Fracture was observed near the solid-to-cellular transition and within the cellular region.

کلیدواژه‌ها English

Additive manufacturing
Fused deposition modeling
Hexagonal cellular structure
Polylactic acid
Tensile behavior

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 02 آبان 1405