مطالعه تجربی خستگی خمشی قطعات چاپ سه‎بعدی ساخته شده با روش ریزش مذاب

امروزه قطعات پلیمری ساخته شده با روش های ساخت افزودنی در صنایع مختلف کاربردهای متعددی دارند. پارامترهای مختلفی بر کیفیت چاپ قطعات و متعاقبا خواص مکانیکی و سطحی آن ها تاثیر می گذارند. در این مقاله، تاثیر فاکتورهای چاپ سه بعدی شامل ارتفاع لایه ها، سرعت و دمای چاپ بر عمر خستگی نمونه های پلیمر پلی لاکتیک اسید (PLA) چاپ شده با روش مدل سازی رسوب ذوب شده (FDM) بررسی شده است. ارتفاع لایه‎ها ۲/۰، ۲۵/۰ و ۳/۰ میلی متر، سرعت چاپ ۱۰۰۰، ۱۴۰۰ و ۱۸۰۰ میلی متر بر دقیقه و دمای چاپ ۲۰۵، ۲۱۵ و ۲۲۵ درجه سانتی گراد ، همگی با درصد پرشدگی ۱۰۰ درصد درنظر گرفته شده است. بدین منظور ۱۵ پیکربندی مختلف در نرم افزار Minitab با استفاده از روش Box-Behnken برای ارزیابی آزمایشگاهی این عوامل ایجاد شد. عمر خستگی نمونه ها با استفاده از دستگاه خستگی دورانی سنتام با سرعت ثابت ۵ هرتز بدست آمد. سپس با استفاده از مدل های رگرسیون خطی و غیرخطی مرتبه دوم و برازش داده­های آزمایشگاهی، تابع تخمین عمر خستگی با استفاده از بسته scikit-learn در Python استخراج گردیدپلی. بررسی ها نشان می دهد نتایج حاصل از رگرسیون غیرخطی قابل اعتماد بوده و دچار برازش بیش از حد (over fitting) نیز نمی گردد. همچنین نتایج نشان می دهد که هر چه سرعت چاپ و ارتفاع لایه ها افزایش یابد، عمر خستگی نمونه ها به دلیل کاهش کیفیت مکانیکی و سطحی نمونه ها، کاهش می یابد. علاوه بر این، اگرچه دمای چاپ تاثیر زیادی بر عمر خستگی ندارد؛ اما تغییرات آن غیرخطی بوده و با استفاده از تخمین رگرسیون غیرخطی، دمای بهینه ۲۱۳ درجه در محدوده ی دمای چاپ ۲۰۵ الی ۲۲۵ درجه سانتی گراد بدست آمده است.

کلیدواژه ها:

چاپ سه بعدی ، تست خستگی دورانی ، تخمین عمر خستگی ، رگرسیون های خطی و غیرخطی