تحلیل سیگنال به نویز به منظور بررسی و بهینه سازی استحکام ضربه ای کامپوزیت پلیمری پلی آمید-الیاف کربن در روش چاپ سه بعدی

فرضیه: کنترل دقیق پارامترهای فرایندی چاپ سه بعدی به بهبود کیفیت نهایی قطعات و کاهش احتمال نقص های تولیدی کمک می کند. بنابراین استفاده از تحلیل سیگنال به نویز روش تاگوچی می تواند برای کنترل و بهینه سازی شرایط فرایندی چاپ سه بعدی کامپوزیت پلیمری پلی آمید-الیاف کربن به منظور بهبود استحکام به ضربه استفاده شود.روش ها: در این پژوهش، نمونه های کامپوزیت پلیمری پلی آمید-الیاف کربن با استفاده از فرایند چاپ سه بعدی (FFF) ساخته شدند. سه پارامتر فرایندی دما و سرعت چاپ و ارتفاع لایه به عنوان متغیرهای اصلی در نظر گرفته شدند و با بهره گیری از تحلیل سیگنال به نویز روش تاگوچی، اثر این پارامترها بر استحکام به ضربه نمونه ها بررسی و بهینه سازی شد.یافته ها: نتایج نشان داد، دمای چاپ بیشتر موجب بهبود چسبندگی بین لایه ها و افزایش استحکام به ضربه می شود. با افزایش دمای چاپ از ۲۲۰ درجه سلسیوس به ۲۴۰ درجه سلسیوس، استحکام به ضربه از ۵۲.۹۱kJ/mol به ۱۰۷.۹۱kJ/molافزایش یافت که به معنی بهبود ۱۰۳% در استحکام ضربه ای است. با افزایش سرعت چاپ از ۲۰mm/s به ۳۰mm/s، استحکام ضربه ای از ۶۸.۲۱۵kJ/m۲ به ۸۸.۵۶kJ/m۲    رسید که به معنی بهبود ۳۰%است. ارتفاع لایه ۰.۱mm بیشترین استحکام ضربه ای,۹۴.۹۲kJ/m۲ را در پی داشت. با استفاده از روش تاگوچی، شرایط بهینه برای دستیابی به حداکثر استحکام به ضربه شناسایی شدند که شامل دمای چاپ ۲۴۰ درجه سلسیوس، سرعت چاپ ۳۰mm/s و ارتفاع لایه ۰.۱mm بود. در این شرایط بهینه، استحکام ضربه ای نمونه های کامپوزیت پلیمری پلی آمید-الیاف کربن kJ/m۲ ۱۰۸.۱۵حاصل شد. این پژوهش با ارائه راهکارهای بهینه سازی موثر، به بهبود فرایندهایچاپ سه بعدی و توسعه مواد کامپوزیتی پیشرفته برای کاربردهای صنعتی کمک می کند.

کلیدواژه ها:

پرینت سه بعدی ، کامپوزیت پلیمری ، الیاف کربن ، بهینه سازی ، تاگوچی