بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی قطعات چاپ شده سه بعدی با استفاده از فیلامنتهای پلاستیک ABS پر شده با آلومینا

Abstract

در سالهای اخیر، روشهای چاپ سه بعدی (ساخت افزودنی) مورد توجه مراکز تحقیقاتی و صنایع مختلف قرار گرفته است. از بین این فرآیندهای چاپ سه بعدی، روش رسوب مذاب (Fused deposition modeling) به دلیل سادگی فرآیند و ارزان بودن تجهیزات متداول‌تر بوده است. در این روش از فیلامنتهای پلیمری، برای نمونه سازی و یا در برخی موارد به منظور ساختن یک قطعه سازه‌ای استفاده می‌شود. در این تحقیق فیلامنتهای کامپوزیتی که از زمینه پلیمری ABS و کسرهای حجمی مختلف اکسید آلومینیوم (آلومینا) تشکیل شده‌اند، تولید شدند. خواص مکانیکی و فیزیکی قطعات چاپ شده با این فیلامنت‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمون کشش نشان داد که با افزایش کسر حجمی آلومینا استحکام‌های کششی به دلیل ایجاد حفره‌های بین لایه‌ای کاهش می‌یابند. در نمونه 20 درصد حجمی آلومینا، استحکام کششی تا 70 درصد کاهش یافت. ولی در آزمون فشاری، تا 10 درصد حجمی استحکام‌های فشاری 74 درصد کاهش یافته و سپس استحکام فشاری افزایش می یابد. آزمون تغییر شکل حرارتی نیز انجام شد و به دلیل ضعیف بودن استحکام‌ها دمای تغییر شکل حرارتی 11 درصد کاهش یافت. آنالیز توزین حرارتی، نشان داد که با افزایش آلومینا پایداری حرارتی قطعات چاپ شده افزایش یافت. انقباض طولی در سه جهت برای قطعه چاپ شده اندازه‌گیری شده و ناهمسانگردی در انقباض بحث شد. همچنین با افزایش آلومینا تا 15 درصد حجمی، سختی تا 27 درصد کاهش یافته است و پس از آن سختی کمی افزایش یافت. با افزایش آلومینا تا 20 درصد حجمی، اعوجاج قطعات تا 91 درصد کاهش می‌یابد.