Wpływ topologii struktur wypełnienia detali wytwarzanych przyrostowo na ich właściwości mechaniczne – studium przypadku

Uważnemu czytelnikowi z pewnością rzuci się w oczy duży rozrzut współczynnika gęstości struktur wypełniających. Jako że programy typu slicer mają różne algorytmy dotyczące przeliczania współczynnika procentowego wypełnienia, autorzy dokonali korekcji współczynnika. Dzięki temu zgadzały się masy wydruków każdego typu. Masę określono na 40,5 ± 0,25 g, co jest widoczne w tab. 1.

Autorzy zastosowali filament na bazie naturalnej żywicy polilaktydowej, bez barwników ani innych domieszek, w celu przeprowadzenia najbardziej uniwersalnych badań tego typu materiału. PLA jest jednym z najłatwiejszych w użyciu filamentów, ponieważ topi się w stosunkowo niskich temperaturach (185-240°C) i cechuje się bardzo niskim współczynnikiem skurczu, a zarazem ma wysoką twardość [3]. Jest też przystępny cenowo oraz ekologiczny, ponieważ istnieją już metody produkowania go z materiałów odnawialnych, takich jak ziemniaki czy specyficzne odmiany trzciny [4]. Karta charakterystyki zastosowanego materiału udostępnioną przez producenta przedstawiono w tab. 2.

Wyniki

Poniżej zawarto i opisano wyniki eksperymentów autorów. Dane wejściowe uzyskano na maszynie wytrzymałościowej VEB Werkstoffprüfmaschinen Leipzig oraz obrobiono je w programie MATLAB. Wydruki 3D wykonywane metodą FDM mają tendencje do dużych rozbieżności między parametrami wytrzymałościowymi. Dlatego autorzy zdecydowali się na zastosowanie metody probabilistycznej z 12 próbkami każdego rodzaju wypełnienia. Drukarka 3D użyta do wytworzenia próbek to własna reprodukcja autorów. Bazuje ona na projekcie open-source Prusa I3 (kinematyka kartezjańska ze stołem ruchomym w osi Y).

Jak widać z danych w tab. 3, struktura wypełniająca ma zauważalny wpływ na zachowanie się obiektu pod naprężeniem. Fa...