بهینه سازی شرایط فرآیندی چاپ سه بعدی FDM قطعات پلیمری زیست تخریب پذیر پلی لاکتیک اسید

در تحقیق حاضر، بررسی خواص مکانیکی قطعات پلی لاکتیک اسید تولید شده با روش چاپگر سه بعدی FDM انجام گرفته است. بررسی و بهینه­سازی شرایط فرآیندی چاپ سه بعدی توسط روش طراحی آزمایش (DOE) تاگوچی به منظور بهبود خواص قطعات پلی لاکتیک اسید در دستور کار قرار گرفته است. درصد پرشدگی (در سه سطح ۳۰، ۵۰ و ۷۰ درصد)، زاویه رستر (در سه حالت ۰/۹۰، ۳۰/۳۰- و ۴۵/۴۵- درجه) و ضخامت لایه (در سه سطح ۲۰۰، ۲۵۰ و ۳۰۰ میکرومتر) به عنوان پارامترهای فرآیندی انتخاب شده و اثر آن­ها بر روی چگالی (به عنوان معیاری از تخلخل)، استحکام به ضربه (به عنوان معیاری از خواص مکانیکی) و استحکام به ضربه ویژه (نسبت استحکام به ضربه به چگالی) بررسی شده است. از آنالیز واریانس (ANOVA) به منظور شناسایی پارامترهای موثر فرآیندی استفاده گردید. نتایج نشان دادند که درصد پرشدگی موثرترین پارامتر بر روی چگالی و استحکام به ضربه می­باشد و با کاهش آن، چگالی و استحکام به ضربه کاهش می­یابند و این کاهش به گونه­ای است که نسبت آن­ها (استحکام به ضربه ویژه) تغییرات اندکی را تجربه می­کند. ضخامت لایه موثرترین پارامتر بر روی استحکام به ضربه ویژه بود و با کاهش آن، استحکام به ضربه و استحکام به ضربه ویژه به دلیل تداخل رسترها افزایش یافت. شرایط بهینه برای دست­یابی به بهترین خواص مکانیکی شامل زاویه رستر ۳۰/۳۰- درجه و ضخامت لایه ۲۰۰ میکرومتر بود و درصد پرشدگی بایستی نسبت به کاربرد مدنظر بهینه گردد.

کلیدواژه ها:

۳D printing ، Biodegradable ، Poly lactic acid ، Mechanical properties ، Optimization ، FDM ، چاپگر سه بعدی ، زیست تخریب پذیر ، پلی لاکتیک اسید ، خواص مکانیکی ، بهینه سازی ، FDM