شبیه سازی عددی نیروی اکستروژن در چاپ سه بعدی پلیمر آکرونیتریل بوتادین استیرن با مدل غیرنیوتنی power-law: اثر پارامترهای هندسی نازل

در این پژوهش، اثر پارامترهای هندسی نازل شامل قطر، طول و زاویه خروجی بر نیروی اکستروژن در فرآیند چاپ سه بعدی پلیمر ABS (آکرونیتریل بوتادین استیرن) به صورت عددی بررسی شده است. برای مدل سازی رفتار رئولوژیکی ماده، از مدل غیرنیوتنی پاور لا استفاده گردید. شبیه سازی ها در محیط نرم افزار ANSYS Fluent و با فرض جریان پایا، تک فازی و آرام انجام شد. در این شبیه سازی ها، سرعت ورودی ماده در بازه ۱ تا ۱۶ میلی متر بر ثانیه در نظر گرفته شد. نیروی اکستروژن بر اساس اختلاف فشار بین ورودی و خروجی نازل محاسبه گردید و نتایج حاصل برای مقادیر مختلف هر پارامتر هندسی به صورت نمودارهای عملکردی تحلیل شدند. همچنین برای بررسی دقت مدل عددی، نتایج به دست آمده با داده های تجربی استخراج شده از یک پژوهش معتبر مقایسه شده و تطابق قابل قبولی میان آن ها مشاهده گردید. نتایج نشان می دهد که کاهش قطر و افزایش طول نازل منجر به افزایش محسوس نیروی اکستروژن می شود، در حالی که وجود زاویه بهینه در طراحی نازل می تواند این نیرو را کاهش دهد. یافته های این مطالعه می تواند در راستای طراحی نازل های بهینه برای چاپگرهای سه بعدی پلیمری، به ویژه در کاربردهای دقیق صنعتی، مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

چاپ سه بعدی ، پلیمر (آکرونیتریل بوتادین استیرن)ABS ، مدل غیرنیوتونی پاورلا ، نیروی اکستروژن ، دینامیک سیالات محاسباتی ، هندسه نازل