Additiv texnologiya ilə çap edilmiş polimer materialların müxtəlif istismar rejimlərində mexaniki xassələrinin tədqiqi

Xülasə

Bu məqalədə 3D çapda geniş istifadə olunan ABS, SBS, PLA, HIPS və PETG kimi additiv texnologiya (AT) materiallarının müxtəlif istismar rejimlərində (temperatur rejimlərində) mexaniki xüsusiyyətləri tədqiq edilmişdir. Nümunələr Creality CR10 markalı 3D-çap maşınında çap edilmişdir. Çap xüsusiyyətlərinə forsun diametri 0,4 mm, sapların (filamentlərin) diametri 1,75 mm, çap sürəti 45 mm/s, təbəqə qalınlığı isə 0,2 mm daxildir. Sınaqlar +22°C, 0°C və −40°C temperaturlarında əyilmə və dartılma üzrə aparılmışdır. Əyilmə sınaqlarında, materialların möhkəmlik həddinin temperaturdan asılı olaraq əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdiyi müşahidə edilmişdir; otaq temperaturunda 16-60 MPa, mənfi temperaturlarda isə 44-118 MPa arasında dəyişmişdir. Temperatur azaldıqca materiallar daha kövrək olur və şüşələşmə adlanan kövrək dağılma baş verir. Dartılma sınaqlarında isə hədd gərginliklərinin temperatur azaldıqca cüzi artdığı (orta hesabla 1,2 dəfə), uzanmanın isə azaldığı (orta hesabla 1,3 dəfə) qeyd edilmişdir. Yunq modulunda xassələrin temperatur artdıqca azaldığı müəyyən edilmişdir. Müqayisəli təhlil göstərmişdir ki, AT məhsulları ənənəvi qəlibləmə üsulları ilə hazırlanan materiallara nisbətən əyilmədə orta hesabla 1,8 dəfə, dartılmada 1,55 dəfə, Yunq modulunda isə 3,24 dəfə geri qalır. Sınaqlar nəticəsində gövdə materialı olaraq PLA seçilmişdir.

Abstract (English)

This article investigates the mechanical properties of Additive Technology (AT) materials, such as ABS, SBS, PLA, HIPS, and PETG, commonly used in 3D printing, across various operational regimes (temperature regimes). Samples were printed using a Creality CR10 3D printer. Printing characteristics included a nozzle diameter of 0.4 mm, filament diameter of 1.75 mm, printing speed of 45 mm/s, and layer thickness of 0.2 mm. Tests were conducted at temperatures of +22°C, 0°C, and −40°C for both bending and tensile properties. In bending tests, a significant variation in ultimate flexural strength with temperature was observed, ranging from 16-60 MPa at room temperature to 44-118 MPa at negative temperatures. As temperature decreases, materials become more brittle, leading to brittle fracture, a phenomenon known as glass transition. In tensile tests, ultimate tensile strengths showed a slight increase (average 1.2 times) with decreasing temperature, while elongation decreased (average 1.3 times). Young's modulus values were found to decrease with increasing temperature. Comparative analysis revealed that AT products lag behind materials produced by traditional molding methods by an average of 1.8 times in flexural strength, 1.55 times in tensile strength, and 3.24 times in Young's modulus. Based on the tests, PLA was chosen as the material for the casing.

Аннотация

В данной статье исследованы механические свойства материалов Аддитивных Технологий (АТ), таких как ABS, SBS, PLA, HIPS и PETG, широко используемых в 3D-печати, в различных эксплуатационных режимах (температурных режимах). Образцы были напечатаны на 3D-принтере Creality CR10. Характеристики печати включали диаметр сопла 0,4 мм, диаметр нитей 1,75 мм, скорость печати 45 мм/с и толщину слоя 0,2 мм. Испытания проводились при температурах +22°C, 0°C и −40°C на изгиб и растяжение. В испытаниях на изгиб наблюдалось значительное изменение предела прочности материалов в зависимости от температуры: от 16-60 МПа при комнатной температуре до 44-118 МПа при отрицательных температурах. С понижением температуры материалы становятся более хрупкими, что приводит к хрупкому разрушению – явлению, называемому стеклованием. В испытаниях на растяжение предельные напряжения незначительно возрастали (в среднем в 1,2 раза) с понижением температуры, а удлинение уменьшалось (в среднем в 1,3 раза). Было установлено, что значения модуля Юнга уменьшаются с повышением температуры. Сравнительный анализ показал, что изделия, изготовленные с использованием АТ, уступают материалам, полученным традиционными методами литья, в среднем в 1,8 раза по прочности на изгиб, в 1,55 раза по прочности на растяжение и в 3,24 раза по модулю Юнга. По результатам испытаний в качестве материала корпуса был выбран PLA.

Açar sözlər: additiv texnologiya, 3D çap, gəmiqayırma, polimerlər, gəmiqayırma materialı

Keywords: additive technology, 3D printing, shipbuilding, polymer, shipbuilding material

Ключевые слова: аддитивные технологии, 3D-печать, судостроение, полимер, судостроительный материал

Tam mətn

PDF görünmürsə, yeni pəncərədə açın və ya yükləyin.