| Anotācija |
Šajā pētījumā tiek izpētīta funkcionāli gradētas šūnu struktūras pildījuma blīvuma izmaiņu ietekme uz 3D drukātas polilaktīnskābes (PLA) lieces īpašībām. Aditīvās ražošanas tehnoloģija, jo īpaši kausēšanas modelēšana (FDM), ļauj veidot iekšējo struktūru un kontrolēt tās izkliedi, tādējādi nodrošinot vieglāku materiālu ražošanu ar labākiem ekspluatācijas rādītājiem. Šajā pētījumā PLA sijas tika ražotas, pamatojoties uz ISO 178 dimensiju standartiem, izmantojot šūnu pildījumu ar dažāda blīvuma dizainiem.
Kopumā tika pētītas septiņas pildījuma konfigurācijas, ieskaitot vienveidīgas un funkcionāli gradētas struktūras: C-50, G-UP, G-DOWN, S-OUTER, S-INNER, A-BASE un A-CAP. Tika veikti trīspunktu lieces testi, lai novērtētu katras konfigurācijas lieces izturību, lieces moduļu, deformācijas raksturlielumus un īpatnējo izturību. Turklāt, izmantojot SolidWorks, tika veiktas skaitliskas simulācijas, lai analizētu sprieguma sadalījumu, deformācijas raksturlielumus, pārvietojumu un reakcijas spēku lieces apstākļos. Simulācijas rezultāti tika izmantoti, lai aprēķinātu elastības moduļu un salīdzinātu skaitliskos rezultātus ar eksperimentālajiem datiem.
Saskaņā ar eksperimentālo pētījumu rezultātiem pildījuma blīvuma profilam ir ievērojama ietekme uz lieces īpašībām. No visiem pētītajiem modeļiem S-OUTER ģeometrija uzrādīja vislielāko galīgo lieces izturību (52,87 ± 0,29 MPa), vislielāko lieces stingrību (1568 ± 51,58 MPa) un vislielāko īpatnējo izturību (62,0 ± 0,3 kN·m/kg). Tas bija iespējams, pateicoties blīvāka pildmateriāla novietošanai sijas ārējos slāņos, kas lieces iedarbības rezultātā piedzīvo vislielākās stiepes/spiedes spriedzes. No otras puses, konstrukcijas, kurām blīvāks pildslānis atradās tuvāk neitrālajai asij, uzrādīja sliktākus rādītājus.
Tomēr, izmantojot SolidWorks iegūtie simulācijas rezultāti ļoti labi saskanēja ar eksperimentālajiem rezultātiem. Funkcionāli gradētais materiāla modelis S-OUTER uzrādīja mazākas deformācijas, labāku sprieguma sadalījumu un uzlabotu stingrību nekā homogēnais materiāla modelis C-50. No otras puses, novirze starp skaitlisko elastības moduļu un eksperimentāli noteikto lieces moduļu S-OUTER modelim ir apmēram 8,4 %.
Kopumā pētījuma rezultāti liecina, ka funkcionāli gradēto šūnu pildījuma arhitektūru var efektīvi izmantot, lai ievērojami uzlabotu mehāniskos rādītājus, piemēram, izturību, stingrību un konstrukcijas efektivitāti, vienlaikus saglabājot viegluma īpašības. |
| Atslēgas vārdi |
Atslēgvārdi: aditīvā ražošana (AM), kausēšanas un uzklāšanas modelēšana (FDM), polilaktīnskābe (PLA), funkcionāli gradēta pildījuma struktūra, šūnu struktūra, trīspunktu liece, lieces īpašības, SolidWorks Simulation. |
| Atslēgas vārdi angļu valodā |
Keywords: Additive Manufacturing (AM), Fused Deposition Modelling (FDM), Polylactic Acid (PLA), Functionally Graded Infill, Honeycomb Structure, Three-Point Bending, Flexural Behaviour, SolidWorks Simulation. |
