بررسي عوامل تأثيرگذار بر استحكام قطعات ساخته ‌‌شده توسط چاپگرهاي سه ‌بعدي FFF

Investigating the factors affecting the strength of parts produced by FFF 3D printers

ساخت افزودني مبتني بر اكستروژن يك روش توليد نوظهور است كه امروزه بسيار مورد توجه قرار گرفته و اساس كار چاپگرهاي سه‌بعدي FFF است. در اين روش، پليمر ذوب‌شده از طريق يك نازل به ‌صورت لايه به لايه روي هم قرار مي‌گيرد تا يك جسم سه‌بعدي ايجاد شود. به دليل انجماد سريع لايه‌ها ممكن است فضاها و حفره‌هايي بين لايه‌ها ايجاد شود كه اين فضاهاي خالي منجر به كاهش خواص مكانيكي از جمله استحكام قطعات مي‌شوند. از آن‌جا كه پيش‌بيني و بهبود خواص مكانيكي از چالش‌هاي اين روش توليد است، هدف از اين مطالعه، بررسي عوامل موثر بر استحكام قطعات توليدشده توسط FFF است. از جمله عوامل تأثيرگذار مي‌توان به دماي نازل، درصد پرشدن، راستاي نمونه، زاويه رسوب‌گذاري رشته‌ها، ضخامت لايه و قطر نازل اشاره كرد. طبق نتايج پژوهش‌هاي پيشين مي‌توان گفت كه افزايش دماي نازل، درصد پرشدن و قطر نازل و كاهش ضخامت لايه منجر به افزايش سطح تماس رشته‌هاي ذوب‌شده و همچنين كاهش فضاهاي خالي بين رشته‌ها مي‌شود و بدين ترتيب استحكام قطعات توليدشده بهبود مي‌يابد. هم‌ چنين، استفاده از زاويه رسوب‌ گذاري هم‌جهت با محور كشش مي‌تواند تا حد زيادي استحكام قطعات را افزايش دهد.

Abstract: Nowadays, extrusion-based additive manufacturing is an emerging manufacturing method that is receiving much attention and is the basis of FFF 3D printers. In this method, molten polymer is deposited layer by layer through a nozzle to create a three-dimensional object. Due to the rapid freezing of the layers, small gap and cavities may be created between the layers and lead to a decrease in the mechanical properties, including the strength of the parts. Since predicting and improving the mechanical properties is one of the challenges of this production method, the purpose of this study is to investigate the factors affecting the strength of parts produced by FFF. Investigation of the previous studies shows that the influencing factors are the nozzle temperature, filling percentage, sample alignment, filament deposition angle, layer thickness and nozzle diameter. Furthermore, it is concluded that increasing the nozzle temperature, filling percentage, and nozzle diameter and decreasing the layer thickness improve the strength of the produced parts. This is due to an increase in the contact surface of the deposited filaments as well as a decrease in the empty gaps between them. Also, considering the deposition angle in the tension axis of the part can greatly increase its strength