توسعه ساختار شبکه ای گرادیانی جدید بر اساس سلول واحد بیضوی برای ساخت افزایشی و بررسی خواص آن

Abstract

امروزه استفاده از تکنولوژی پیشرفته ساخت افزودنی، امکان ایجاد ساختارهایی با هندسه‌ی پیچیده و با هزینه‌ی کم را ممکن ساخته‌است. در این پژوهش با الهام از بافت متخلخل چوب ساختار شبکه‌ای گرادیانی بر اساس سلول‌واحد بیضی، طراحی شده‌است. با تغییر تدریجی ابعاد سلول‌واحد بر حسب نسبت ابعادی مختلف و تکرار آن در دو راستای عمود برهم لایه‌ها و با چینش خطی آنها، ساختارهای شبکه‌ای گرادیانی پدید آمده‌است که قابلیت گرادیانی کردن خواص را در تمام نقاط سازه دارد. ویژگی‌های هندسی نمونه‌ها با دقت بسیار خوبی بر اساس روابط تحلیلی برآورد شده‌است خواص مکانیکی از شبیه‌سازی سلول‌های‌واحد، لایه‌ها و سازه‌ها در دو جهت عمود برهم در نرم‌افزار Abaqus بدست‌آمده‌اند. به‌منظور صحت‌سنجی نتایج، نمونه‌ی پلیمری با استفاده از روش DLP ساخته و تحت آزمایش فشار قرارگرفته‌است. نسبت مدول الاستیک در راستای عرضی به محوری در ساختار یکنواخت برابر 5 و این نسبت با کاهش نسبت تغییرات راستای محوری از 1 به 75/0، 8/8 خواهد بود. همچنین با مقایسه‌ی سازه‌های گرادیانی نسبت به یکنواخت، با کاهش 3/0 و 2 درصدی تخلخل با تغییر یکی از ضرایب ابعادی عرضی یا طولی به 75/0، مدول الاستیک به ترتیب 6/2 و 77/2 برابر خواهد‌‌ شد. این طراحی امکان ایجاد قطعاتی سبک با خواص هندسی و مکانیکی سفارشی‌شده براساس اولویت‌های طراحی و قیود هندسی، با انتخاب ضرایب هندسی مناسب را فراهم می‌آورد که می‌تواند در تولید ایمپلنت‌های پزشکی مورد استفاده قرار گیرد.