تحلیل رفتار کششی قطعات پلی لاکتیک اسید در بازه گسترده ای از سرعت های پرینت سه بعدی در فرآیند ساخت رشته ذوبی

در سال های اخیر به کارگیری فناوری ساخت رشته ذوبی به عنوان یکی از روش های پرکاربرد چاپ سه بعدی در تولید قطعات پلیمری با هندسه های متنوع و هزینه ساخت پایین گسترش یافته است. با این حال عملکرد مکانیکی قطعات تولید شده با این روش به شدت تحت تاثیر پارامترهای فرآیندی به ویژه سرعت پرینت قرار دارد. هدف از پژوهش حاضر بررسی جامع اثر یک بازه گسترده از سرعت های پرینت شامل ۵۰ تا ۲۰۰ میلیمتر بر ثانیه بر خواص کششی قطعات پلی لاکتیک اسید تولید شده با روش ساخت رشته ذوبی است. برای دستیابی به این هدف تمامی پارامترهای ساخت از جمله دمای نازل، چیدمان مسیر، ارتفاع لایه، چگالی پرشدگی و ضخامت دیواره ثابت نگه داشته شد تا تاثیر مستقل سرعت پرینت بر خواص مکانیکی نمونه ها مورد ارزیابی قرار گیرد. نمونه های کششی طراحی و با استفاده از دستگاه چاپ سه بعدی مناسب برای پرینت پرسرعت تولید شدند. برای هر سرعت سه نمونه یکسان ساخته و آزمون کشش با نرخ ثابت انجام شد. نتایج نشان داد که افزایش سرعت پرینت تا حدودی موجب بهبود استحکام کششی و مدول یانگ می شود؛ به گونه ای که بیشترین مقدار استحکام کششی در سرعت ۱۵۰ میلی متر بر ثانیه ثبت شد. این بهبود عملکرد به ارتقای کیفیت پیوند بین لایه ای در سرعت های متوسط نسبت داده شد. با این وجود، افزایش بیش از حد سرعت، به ویژه در سرعت ۲۰۰ میلی متر بر ثانیه کاهش خفیفی در استحکام و مدول ایجاد کرد که علت آن کاهش میزان ذوب و فرصت کمتر برای برقراری پیوندهای موثر بین لایه ها است. بررسی ها نشان داد که رفتار مکانیکی نمونه ها نسبت به تغییر سرعت پرینت ماهیتی غیرخطی دارد و یک بازه بهینه برای دستیابی به بیشترین عملکرد مکانیکی قابل شناسایی است. یافته های این مطالعه می تواند به طور مستقیم در بهینه سازی سرعت چاپ برای دستیابی به تعادل میان کیفیت ساخت و زمان تولید مورد استفاده قرار گیرد. نتایج ارائه شده در این پژوهش می تواند برای پژوهشگران، مهندسان و تولیدکنندگان قطعات چاپ سه بعدی راهنمایی کاربردی جهت انتخاب سرعت مناسب در فرآیند ساخت فراهم آورد.

کلیدواژه ها:

ساخت رشته ذوبی ، سرعت پرینت ، پلی لاکتیک اسید ، استحکام کششی ، مدول الاستیک