ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЯКОСТІ ДЕТАЛЕЙ З NYLON ОТРИМАНИХ МОДЕЛЮВАННЯМ МЕТОДОМ НАПЛАВЛЕННЯ
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6885-2024-3-6Ключові слова:
Моделювання Методом Наплавлення, шорсткість поверхні, режимні параметри, нейлон, дисперсійний аналіз, якість поверхні.Анотація
Мета роботи. Комплексне дослідження впливу режимних параметрів процесу Моделювання Методом Наплавлення - Fused Deposition Modeling (FDM) на шорсткість поверхонь деталей.
Методи дослідження. Зразки для дослідження друкували методом FDM на 3д-принтері моделі Profi+. Використовували програмне забезпечення для нарізки CAD-моделі на шари та підготовки G-коду – Slic3rPE. Зразки друкували філаментом Nylon від компанії Plexiwire. Просушування матеріалу безпосередньо перед друком проводили у електропечі «ЕЛЕКТРОТЕРМ». Для визначення шорсткості зразків використовували профілометр 171621. Для статистичної обробки результатів використали програмний комплекс STATISTICA
Отримані результати. Досліджено вплив режимних параметрів друку FDM на шорсткість поверхонь деталей. Встановлено, що на шорсткість поверхні найбільше впливають одночасно декілька параметрів: швидкість друку, температура платформи, висота шару, щільність заповнення, екструзійний множник, кількість стінок, кількість суцільних верхніх та нижніх шарів, схема заповнення та температура екструзії.
Наукова новизна. Визначено раціональне поєднання режимних параметрів, при яких досягається мінімальна шорсткість поверхні. Таким чином було встановлено, що мінімальної шорсткості у досліджуваному діапазоні можна досягти при наступних режимних параметрах: схема заповнення – прямолінійна, густина заповнення 25 %, екструзійний множник 0,9, температура екструдера 265 °С, швидкість друку 40 мм/с, висота шару 0,15 мм, кількість суцільних стінок 2, температурі платформи 100 °С. При збільшенні температури платформи і швидкості друку значення шорсткості буде збільшуватись, також до цього призводить збільшення висоти шару і щільності заповнення. Підвищення значення екструзійного множника та зменшення температури екструдера – має негативний вплив на шорсткість поверхні. Інші досліджувані параметри не мали статистично значущого впливу на шорсткість поверхні.
Практична цінність. Результати дослідження дозволяють прогнозувати та підвищувати якість деталей з нейлону, виготовлених методом FDM, за рахунок встановлення раціональних режимів процесу.
Посилання
Liao, G., Li, Z., Cheng, Y., Xu, D., Zhu, D., Jiang, S., Guo, J., Chen, X., Xu, G., & Zhu, Y. (2018). Properties of oriented carbon fiber/polyamide 12 composite parts fabricated by fused deposition modeling. Materials & Design, 139, 283–292. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.11.027
Melnikova, R., Ehrmann, A., & Finsterbusch, K. (2014). 3D printing of textile-based structures by Fused Deposition Modelling (Fdm) with different polymer materials. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 62, 012018. https://doi.org/10.1088/1757-899X/62/1/012018
Stansbury, J. W., & Idacavage, M. J. (2016). 3D printing with polymers: Challenges among expanding options and opportunities. Dental Materials, 32(1), 54–64. https://doi.org/10.1016/j.dental.2015.09.018
Moradi, M., Aminzadeh, A., Rahmatabadi, D., & Rasouli, S. A. (2021). Statistical and experimental analysis of process parameters of 3d nylon printed parts by fused deposition modeling: Response surface modeling and optimization. Journal of Materials Engineering and Performance, 30(7), 5441–5454. https://doi.org/10.1007/s11665-021-05848-4
Wang, X., Jiang, M., Zhou, Z., Gou, J., & Hui, D. (2017). 3D printing of polymer matrix composites: A review and prospective. Composites Part B: Engineering, 110, 442–458. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.11.034
Sun, Q., Rizvi, G. M., Bellehumeur, C. T., & Gu, P. (2008). Effect of processing conditions on the bonding quality of FDM polymer filaments. Rapid Prototyping Journal, 14(2), 72–80. https://doi.org/10.1108/13552540810862028
Berman, B. (2012). 3-D printing: The new industrial revolution. Business Horizons, 55(2), 155–162. https://doi.org/10.1016/j.bushor.2011.11.003
Zhang, X., Fan, W., & Liu, T. (2020). Fused deposition modeling 3D printing of polyamide-based composites and its applications. Composites Communications, 21, 100413. https://doi.org/10.1016/j.coco.2020.100413
Jia, Y., He, H., Peng, X., Meng, S., Chen, J., & Geng, Y. (2017). Preparation of a new filament based on polyamide‐6 for three‐dimensional printing. Polymer Engineering & Science, 57(12), 1322–1328. https://doi.org/10.1002/pen.24515
Peng, X., He, H., Jia, Y., Liu, H., Geng, Y., Huang, B., & Luo, C. (2019). Shape memory effect of three-dimensional printed products based on polypropylene/nylon 6 alloy. Journal of Materials Science, 54(12), 9235–9246. https://doi.org/10.1007/s10853-019-03366-2
Singh, R., & Singh, S. (2014). Development of nylon based fdm filament for rapid tooling application. Journal of The Institution of Engineers (India): Series C, 95(2), 103–108. https://doi.org/10.1007/s40032-014-0108-2
Li, H., Zhang, S., Yi, Z., Li, J., Sun, A., Guo, J., & Xu, G. (2017). Bonding quality and fracture analysis of polyamide 12 parts fabricated by fused deposition modeling. Rapid Prototyping Journal, 23(6), 973–982. https://doi.org/10.1108/RPJ-03-2016-0033
Vishwas, M., Basavaraj, C. K., & Vinyas, M. (2018). Experimental investigation using taguchi method to optimize process parameters of fused deposition modeling for abs and nylon materials. Materials Today: Proceedings, 5(2), 7106–7114. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2017.11.375
Abdullah, A. M., Tuan Rahim, T. N. A., Mohamad, D., Akil, H. M., & Rajion, Z. A. (2017). Mechanical and physical properties of highly ZrO2 /β-TCP filled polyamide 12 prepared via fused deposition modelling (Fdm) 3D printer for potential craniofacial reconstruction application. Materials Letters, 189, 307–309. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2016.11.052
Lay, M., Thajudin, N. L. N., Hamid, Z. A. A., Rusli, A., Abdullah, M. K., & Shuib, R. K. (2019). Comparison of physical and mechanical properties of PLA, ABS and nylon 6 fabricated using fused deposition modeling and injection molding. Composites Part B: Engineering, 176, 107341. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107341
Ramesh, M., & Panneerselvam, K. (2021). Mechanical investigation and optimization of parameter selection for Nylon material processed by FDM. Materials Today: Proceedings, 46, 9303–9307. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.02.697
Properties Nylon Plexiwire. Available at: https://shop.plexiwire.com.ua/nylon-filament/nylon-natural-400
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
