ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ И МАКСИМАЛЬНОЙ НАГРУЗКИ ОТ СТЕПЕНИ ЗАПОЛНЕНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ ABS – ПЛАСТИКА С ТЕХНОЛОГИЕЙ ЗАПОЛНЕНИЯ LINE В ПРОЦЕССЕ ИСПЫТАНИЯ РАСТЯЖЕНИЕМ

Введение

3D – принтер Fused deposition modeling (FDM) является устройством изготовления деталей по средствам позиционирования экструдирующей головкии нанесения материала согласно 3D модели.

Рисунок 1. Схема работы позиционирующих механизмов.

Для изготовления детали – необходима ее модель. После того как она сконструирована или нарисована и переведена в stl формат (стереолитография), можно создать  G-code этой детали.

Рисунок 2. Изделие с типом заполнения – line.

Одним из важных параметров является внутреннее наполнение детали. Параметр изменяется от полностью пустого тела до 100 % заполнения.

Материал и методы исследования

Источником материала обычно служит катушка с намотанной пластиковой нитью – филаментом. Через головку и специальное сопло нить подается на платформу, создавая твердое тело будущей модели. Микропроцессор включает или выключает подачу материала, а также управляет движением головки в пространстве по трем координатам.

Технология FDM печати заключается в следующем: экструзионная головка с контролируемой температурой разогревает до полужидкого состояния полимерную нить, и с высокой точностью подает полученный термопластичный моделирующий материал тонкими слоями на рабочую поверхность 3D принтера. Слои наносятся друг на друга, соединяются между собой и затвердевают, постепенно формируя готовое изделие.

На заключительном этапе изделия из АБС пластика были подвержены исследованию влияния процента заполнения на величину силы предельного растяжения.

Результаты исследования

На основе ГОСТ 11262-80 была составлена 3D-модель испытываемого образца (Рисунок 2).

Рисунок 3. Чертеж заготовки ГОСТ 11262-80.

Печать производилась при помощи программы Repeater Host. В качестве слайсера (подпрограммы, моделирующей маршрут экструдера для печати модели) был выбран slic3r. Для печати заготовок были выбраны следующие параметры печати:

1. Отсутствие поддерживающих горизонтальных слоев сверху и снизу заготовки.

2. Тип узора печати line (линейный).

3. Случайное положение начала каждого  последующего слоя

4. Процент заполнения: 20%, 25%, 30%, 40%, 50%, 60%, 100%

Таблица 1.

Экспериментальные значение исследуемых величин

На основе полученных значений был построен график зависимости силы максимальной нагрузки и модуля упругости от степени заполнения при испытании на растяжение заготовки пластиком.

Рисунок 4. График зависимости модуля упругости от степени заполнения.

Рисунок 5. График зависимости силы максимальной нагрузки от степени заполнения.

Заключение

После испытаний на распечатанных образцах были построены графики зависимости модуля упругости и максимальной нагрузки от степени заполнения образцов, из которых следует, что при увеличении процента заполнения, наблюдается рост механических характеристик.

Возникший спад в случаях 40 % и 50 % заполнения, объясняется эксплуатационными особенностями 3D печати – несвоевременным подогревом приборного стола для экструдирующего материала. можно сделать вывод о том, что при росте процента заполнения возрастает модуль упругости и максимальная нагрузка.

Список литературы:

1. Моделирование методом послойного наплавления (FDM) / 3DProfy. [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://3dprofy.ru/cvetnaya-strujjnaya-3d-pechat-cjp/, свободный. – Загл. с экрана.
2. ГОСТ 11262-80. Пластмассы. Метод испытания на растяжение (с Изменением N 1)
3. Бакнелл К.Б., Ударопрочные пластики./Пер. с англ./под ред. И.С. Лишанского. — Монография. — Ленинград: Химия, 1981. — 328 с.