Điều tra khả năng chịu nén của một số cấu trúc điền đầy khi in 3D FDM dùng vật liệu nhựa PLA
##plugins.themes.academic_pro.article.main##
Author
-
Trần Minh SangTrường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt NamNguyễn Lê MinhTrường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt NamTrần Phước ThanhTrường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt NamNguyễn Tấn MinhTrường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt NamTrần Văn TiếnTrường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt NamPhạm Nguyễn Quốc HuyTrường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng, Đà Nẵng, Việt Nam
Từ khóa:
Kỹ thuật in 3D FDM
cấu trúc điền đầy
ASTM D695-15
độ bền nén
phần trăm điền đầy
Tóm tắt
Nghiên cứu điều tra khả năng chịu nén của 05 cấu trúc điền đầy: Grid, Rectilinear, 3D honeycomb, Triangles và Cross khi in 3D FDM dùng vật liệu nhựa PLA. Mẫu thử được in theo tiêu chuẩn ASTM D695-15 để kiểm tra bền nén. Các mẫu thử được hiệu chỉnh theo tỉ lệ phần trăm điền đầy để đạt cùng khối lượng tại 3 mức 1,5 g, 2,1 g và 2,6 g; trong đó, sai khác khối lượng không vượt quá 1%. Kết quả, các cấu trúc Cross, Grid, và Triangles được xếp vào nhóm có khả năng chịu nén cao hơn so với nhóm cấu trúc 3D honeycomb và Rectilinear cho cả 03 mức khối lượng. Mặt khác, khả năng chịu nén có sự thay đổi thứ tự xếp hạng tại các mức khối lượng của mẫu thử. Điều này cho thấy, ngoài tác động của khối lượng mẫu thì còn nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến khả năng kháng nén của các cấu trúc điền đầy và cần các nghiên cứu sâu hơn trong thời gian tới.
Tài liệu tham khảo
-
[1] N. Shahrubudin, T. C. Lee, and R. J. P. M. Ramlan, "An overview on 3D printing technology: Technological, materials, and applications", Procedia Manufacturing, vol. 35, pp. 1286-1296, 2019. https://doi.org/10.1016/j.promfg.2019.06.089.
[2] Y. Lee, J. An, and C. K. Chua, "Fundamentals and applications of 3D printing for novel materials", Applied materials today, vol. 7, pp. 120-133, 2017. https://doi.org/10.1016/j.apmt.2017.02.004.
[3] X. Low, Y. T. Chua, B. M. Ray, D. Mattia, I. S. Metcalfe, and D. A. Patterson, "Perspective on 3D printing of separation membranes and comparison to related unconventional fabrication techniques", Journal of membrane science, vol. 523, pp. 596-613, 2017. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2016.10.006.
[4] M. Prabhakar, A. Saravanan, A. H. Lenin, K. Mayandi, and P. S. Ramalingam, "A short review on 3D printing methods, process parameters and materials", Materials Today: Proceedings, vol. 45, part 7, pp. 6108-6114, 2021. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.10.225.
[5] Syrlybayev, B. Zharylkassyn, A. Seisekulova, M. Akhmetov, A. Perveen, and D. J. P. Talamona, "Optimisation of strength properties of FDM printed parts-A critical review", Polymers, vol. 13, no. 10, p. 1587, 2021. doi: 10.3390/polym13101587.
[6] Fernandez-Vicente, W. Calle, S. Ferrandiz, A. Conejero, "Effect of infill parameters on tensile mechanical behavior in desktop 3D printing", 3D printing and additive manufacturing, vol. 3, no. 3, pp. 183-192, 2016. DOI:10.1089/3dp.2015.0036.
[7] Bogrekci, P. Demircioglu, H. S. Sucuoglu, and O. Turhanlar, "The effect of the infill type and density on hardness of 3D printed parts", International journal of 3d printing technologies and digital industry, vol. 3, no. 3, pp. 212-219, 2019.
[8] M. Ariffin, N. Sukindar, B. H. Baharudin, C. N. A. Jaafar, and M. I. S. Ismail, "Slicer method comparison using open-source 3D printer”, in IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, vol. 114, no. 1, p. 012018, 2018. DOI 10.1088/1755-1315/114/1/012018
[9] Guerra Silva, C. Salinas Estay, G. Morales Pavez, J. Zahr Viñuela, and J. M. Torres, "Influence of geometric and manufacturing parameters on the compressive behavior of 3D printed polymer lattice structures", Materials, vol. 14, no. 6, p. 1462, 2021. https://doi.org/10.3390/ma14061462.
[10] M. Ahmadi et al., "Additively manufactured open-cell porous biomaterials made from six different space-filling unit cells: The mechanical and morphological properties”, Materials, vol. 8, no. 4, pp. 1871-1896, 2015. doi: 10.3390/ma8041871.
[11] Ahmadi et al., "Mechanical behavior of regular open-cell porous biomaterials made of diamond lattice unit cells", Journal of the mechanical behavior of biomedical materials, vol. 34, pp. 106-115, 2014. DOI: 10.1016/j.jmbbm.2014.02.003
[12] Z. Yue, K. Matsuo, and K. Kitazono, "Compressive behavior of open-cell titanium foams with different unit cell geometries", Materials Transactions, vol. 58, no. 11, pp. 1587-1592, 2017. https://doi.org/10.2320/matertrans.L-M2017834.
[13] Zhang, T. Li, Q. Deng, and X. Li, "Compression Behavior of 3D Printed Polymer TPU Cubic Lattice Structure", Materials Research, vol. 25, no. 4, 2022. DOI:10.1590/1980-5373-mr-2022-0060.
[14] A. M. Ghannadpour, M. Mahmoudi, and K. H. Nedjad, "Structural behavior of 3D-printed sandwich beams with strut-based lattice core: Experimental and numerical study", Composite Structures, vol. 281, p. 115113, 2022. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.115113.
[15] Brischetto and R. Torre, "Tensile and compressive behavior in the experimental tests for PLA specimens produced via fused deposition modelling technique", Journal of Composites Science, vol. 4, no. 3, p. 140, 2020. https://doi.org/10.3390/jcs4030140.
[16] M. Baig, K. M. Moeed, and M. S. Haque, "A study on the effect of infill percentage and infill pattern on the compressive behaviour of the FDM printed polylactic acid (PLA) polymer", Global Research and Development Journal for Engineering, vol. 4, no. 9, pp. 5-8, 2019.
[17] Pernet, J. K. Nagel, and H. Zhang, "Compressive strength assessment of 3D printing infill patterns", Procedia CIRP, vol. 105, pp. 682-687, 2022. https://doi.org/10.1016/j.procir.2022.02.114.
[18] Aloyaydi, S. Sivasankaran, and A. Mustafa, "Investigation of infill-patterns on mechanical response of 3D printed poly-lactic-acid", Polymer Testing, vol. 87, p. 106557, 2020. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2020.106557.
[19] Subeshan, A. Alonayni, M. M. Rahman, and E. Asmatulu, "Investigating compression strengths of 3D printed polymeric infill specimens of various geometries", Nano-, Bio-, Info-Tech Sensors, and 3D Systems II 2018, vol. 10597, pp. 89-94, 2018. https://doi.org/10.1117/12.2296651.
[20] Domínguez-Rodríguez, J. J. Ku-Herrera, and A. Hernández-Pérez, "An assessment of the effect of printing orientation, density, and filler pattern on the compressive performance of 3D printed ABS structures by fuse deposition", The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 95, pp. 1685-1695, 2018.
[21] Farah, D. G. Anderson, and R. Langer, "Physical and mechanical properties of PLA, and their functions in widespread applications - A comprehensive review", Advanced drug delivery reviews, vol. 107, pp. 367-392, 2016. https://doi.org/10.1016/j.addr.2016.06.012.
[22] D20 Committee, "Test method for compressive properties of rigid plastics", ASTM International, vol. 10, 2010.
[23] Shenzhen Qipang Technology Co., "3D Printer PLA Filament", Kingroom, [Online]. Available: https://kingroon.com/collections/3d-printer-pla-filament, [Accessed 29-10-2023].
[24] HTS Group, "100KN Computer Control Electronic Universal Testing Machine", Emin, [Online]. Available: https://emin.vn/. [Accessed 29/10/2023].
Xem thêm
Ẩn bớt
##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##
Đã Xuất bản
Feb 29, 2024
Download
Cách trích dẫn
Trần Minh Sang, Nguyễn Lê Minh, Trần Phước Thanh, Nguyễn Tấn Minh, Trần Văn Tiến, và Phạm Nguyễn Quốc Huy. “Điều Tra Khả năng chịu nén của một số cấu Trúc điền đầy Khi in 3D FDM dùng vật liệu nhựa PLA”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 22, số p.h 2, Tháng Hai 2024, tr 66-71, https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/8923.
