بررسي رفتار مكانيكي و نسبت پواسون ساختار آگزتيك Re-entrant از جنس ترموپلاستيك پلي‌يورتان چاپ شده به روش چاپ سه‌بعدي

Investigation the mechanical behavior and Poisson s ratio of 3D-printed thermoplastic polyurethane re-entrant auxetic structure

آگزتيك‌ها، مواد و يا ساختارهايي با نسبت پواسون منفي مي‌باشند كه از اين خاصيت مي‌توان در زمينه‌هاي مختلفي مانند پزشكي و خودروسازي استفاده كرد. در اين پژوهش با استفاده از فناوري ساخت افزايشي به روش مدلسازي لايه‌گذاري ذوبي (FDM) و ماده ترموپلاستيك پلي‌يورتان (TPU)، يك ساختار آگزتيك Re-entrant طراحي و چاپ شد. به منظور بررسي خواص مكانيكي و نسبت پواسون ساختار چاپ شده در دماي 4±75 درجه سانتي‌گراد تحت تنش كششي، از آزمون رهايش تنش استفاده شد. نتايج حاصل از آزمون رهايش تنش نشان داد كه TPU، با توجه به خاصيت ويسكو هايپرالاستيك آن، تنش را تحت نيروي ثابت كاهش مي‌دهد. با بررسي منحني تنش-كرنش اين ساختار، نشان داده شد كه استحكام كششي TPU در اين دما و در كرنش 20% به مقدار 0/0626 مگاپاسكال مي‌باشد. همچنين، نسبت پواسون اين ساختار 0/1538- بدست آورده شد.

Auxetics are materials or structures with a negative Poisson s ratio, which can find applications in various fields such as medicine and automotive engineering. In this research, using the additive manufacturing technology through the Fused Deposition Modeling (FDM) method and the Thermoplastic Polyurethane (TPU) filament, a Re-entrant auxetic structure was designed and printed. To investigate the mechanical properties and Poisson s ratio of the printed structure at a temperature of 75 ± 4 degrees Celsius under tensile stress, a stress relaxation test was conducted. The results of the stress relaxation test showed that TPU, due to its visco-hyperelastic property, reduces stress under a constant force. By examining the stress-strain curve of this structure, it was demonstrated that the tensile strength of TPU at this temperature and at a strain of 20% is 0.0626 MPa. Additionally, the Poisson s ratio of this structure was determined to be -0.1538.