Забезпечення функціональних властивостей відповідальних конструктивних пластикових елементів засобами 3-D друку
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.211752Ключові слова:
3-D друк, адитивні процеси, РЕЕК-філамент, екструзія, вакуумне дослідження, механічне випробуванняАнотація
Розглядаються питання використання засобів 3-D друку для виготовлення конструкційних елементів машин і апаратів. Проведено аналіз особливостей друкування PLA-Carbon і РЕЕК (РЕЕК-Carbon) пластиками. Показано, що друкування РЕЕК-пластиком супроводжується рядом проблем, пов’язаних із високими залишковими термічними напруженнями при охолодженні матеріалу, а також із проблемою адгезії до поверхні викладання, яка має зберігати свої властивості до температур 420 °C. Проаналізовано причини виникнення браку при друкуванні виробів, що мають значну тривалість процесу (понад 12 год). Показано, що найбільш гострою залишається проблема міжшарового зчеплення, яка обумовлює анізотропію властивостей готового виробу.
Доведено, що використання пластмаси PEEK дозволяє виготовляти силові елементи за допомогою спеціальних друкувальних головок. Особливу увагу варто приділити надійному з’єднанню елемента, який друкується, з основою (столом), оскільки лущення та деформація поверхні основи є однією з головних причин появи геометричних дефектів, які у подальшому обумовлюють дефекти структурні.
Виконані механічні випробування готових виробів, включаючи вакуумно-дегазаційні дослідження. Установлено, що руйнування зразків в цілому відповідає класичним уявленням про руйнування квазікрихкого тіла, коли мова йде про явища, що відбуваються в площині шарів матеріалу. Таким чином, будь-яка форма, надрукована принтером, є ортотропним виробом, поведінка якого задовільно описується теорією Гріффітса. У той же час міцнісні характеристики, а також пружнопластичні властивості виробу мають значні осьові (ортотропні) відмінності.
Також показано, що забезпечення функціональних властивостей виробу здійснюється комплексом динамічно-рухомого та термобаричного впливу на розплав матеріалу в засопловом просторі, завдяки чому формуються площинки адгезії та порожнистість готового виробу.
Сформульовані рекомендації щодо попередження браку та усунення явищ розшарування, похибок геометричних параметрів виробу, зроблено висновок про доцільність впровадження даних процесів у виробництвоПосилання
- Xu, Y., Deng, C. (2017). An investigation on 3D printing technology for power electronic converters. 2017 IEEE 8th International Symposium on Power Electronics for Distributed Generation Systems (PEDG). doi: https://doi.org/10.1109/pedg.2017.7972486
- Shahrubudin, N., Lee, T. C., Ramlan, R. (2019). An Overview on 3D Printing Technology: Technological, Materials, and Applications. Procedia Manufacturing, 35, 1286–1296. doi: https://doi.org/10.1016/j.promfg.2019.06.089
- 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. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2016.11.034
- Joshi, S. C., Sheikh, A. A. (2015). 3D printing in aerospace and its long-term sustainability. Virtual and Physical Prototyping, 10 (4), 175–185. doi: https://doi.org/10.1080/17452759.2015.1111519
- Wang, Y., Blache, R., Xu, X. (2017). Selection of additive manufacturing processes. Rapid Prototyping Journal, 23 (2), 434–447. doi: https://doi.org/10.1108/rpj-09-2015-0123
- Samykano, M., Selvamani, S. K., Kadirgama, K., Ngui, W. K., Kanagaraj, G., Sudhakar, K. (2019). Mechanical property of FDM printed ABS: influence of printing parameters. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 102 (9-12), 2779–2796. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-019-03313-0
- Dizon, J. R. C., Espera, A. H., Chen, Q., Advincula, R. C. (2018). Mechanical characterization of 3D-printed polymers. Additive Manufacturing, 20, 44–67. doi: https://doi.org/10.1016/j.addma.2017.12.002
- Caminero, M. A., Chacón, J. M., García-Moreno, I., Rodríguez, G. P. (2018). Impact damage resistance of 3D printed continuous fibre reinforced thermoplastic composites using fused deposition modelling. Composites Part B: Engineering, 148, 93–103. doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.04.054
- Gardan, J., Makke, A., Recho, N. (2016). A Method to Improve the Fracture Toughness Using 3D Printing by Extrusion Deposition. Procedia Structural Integrity, 2, 144–151. doi: https://doi.org/10.1016/j.prostr.2016.06.019
- Baumann, F., Bugdayci, H., Grunert, J., Keller, F., Roller, D. (2015). Influence of slicing tools on quality of 3D printed parts. Computer-Aided Design and Applications, 13 (1), 14–31. doi: https://doi.org/10.1080/16864360.2015.1059184
- Keleş, Ö., Blevins, C. W., Bowman, K. J. (2017). Effect of build orientation on the mechanical reliability of 3D printed ABS. Rapid Prototyping Journal, 23 (2), 320–328. doi: https://doi.org/10.1108/rpj-09-2015-0122
- Yang, Y. F., Tang, C. A., Xia, K. W. (2012). Study on crack curving and branching mechanism in quasi-brittle materials under dynamic biaxial loading. International Journal of Fracture, 177 (1), 53–72. doi: https://doi.org/10.1007/s10704-012-9755-6
- Ma, G., Dong, Q., Wang, L. (2018). Experimental investigation on the cracking behavior of 3D printed kinked fissure. Science China Technological Sciences, 61 (12), 1872–1881. doi: https://doi.org/10.1007/s11431-017-9192-7
- Zeng, Q., Tonge, A. L., Ramesh, K. T. (2019). A multi-mechanism constitutive model for the dynamic failure of quasi-brittle materials. Part I: Amorphization as a failure mode. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 130, 370–392. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmps.2019.06.012
- Zeng, Q., Tonge, A. L., Ramesh, K. T. (2019). A multi-mechanism constitutive model for the dynamic failure of quasi-brittle materials. Part II: Integrative model. Journal of the Mechanics and Physics of Solids, 131, 20–42. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmps.2019.06.015
- Salenko, A., Chencheva, O., Lashko, E., Shchetynin, V., Klimenko, S., Samusenko, A. et. al. (2018). Forming a defective surface layer when cutting parts made from carbon-carbon and carbon-polymeric composites. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (1 (94)), 61–72. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.139556
- Salenko, A., Chencheva, O., Glukhova, V., Shchetynin, V., Budar, M. R. F., Klimenko, S., Lashko, E. (2020). Effect of slime and dust emission on micro-cutting when processing carbon-carbon composites. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (1 (105)), 38–51. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.203279
- Dragobetskii, V., Zagirnyak, V., Shlyk, S., Shapoval, A., Naumova, O. (2019). Application of explosion treatment methods for production Items of powder materials. Przegląd elektrotechniczny, 1 (5), 41–44. doi: https://doi.org/10.15199/48.2019.05.10
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Alexandr Salenko, Petro Melnychuk, Evgeny Lashko, Olga Chencheva, Oleksiy Titarenko, Igor Derevianko, Alexandr Samusenko
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
