Συγκριτική μελέτη μηχανικών ιδιοτήτων δοκιμίων προσθετικών κατασκευών

Τσώνης, Φίλιππος

Comparative study on mechanical properties of additive manufacturing (AM) speciments

Διπλωματική εργασία

Author

Τσώνης, Φίλιππος

Date

2021-10-14

Advisor

Στεργίου, Κωνσταντίνος

mec_46144070.pdf (4.232Mb)

Keywords

Τεχνολογία Προσθετικής Κατασκευής ; Προσθετική κατασκευή ; Τρισδιάστατη εκτύπωση

Abstract

Στην συγκεκριμένη εργασία έγινε ανάλυση των μηχανικών ιδιοτήτων πολυμερών δοκιμίων τα οποία υποβλήθηκαν σε κάμψη μετατρέποντας συγκεκριμένες τιμές παραμέτρων κατά τη διαδικασία εκτύπωσης τους. Η δημιουργία των δοκιμίων στηρίχθηκε στην τρισδιάστατη εκτύπωση τεχνολογίας FDM (Fused Deposition Modeling) .Η συγκεκριμένη τεχνολογία στηρίζεται στην τήξη και την επιλεκτική εναπόθεση μιας λεπτής ίνας θερμοπλαστικού για τον σχηματισμό αλλεπάλληλων στρώσεων όπου και σχηματίζεται το οριστικό αντικείμενο. Ο σχεδιασμός του πειράματος (DOE) έγινε με βάση την ορθογωνική συστοιχία Taguchi. Τα δοκίμια διαμορφώθηκαν βάσει τεσσάρων παραγόντων (ταχύτητα εκτύπωσης, θερμοκρασία εξωθητή, μοτίβο γεμίσματος, τρόπος εκτύπωσης). Πρωταρχικός στόχος της εργασίας αυτής είναι η επιλογή δοκιμίου με τις βέλτιστες μηχανικές ιδιότητες αλλά και με την μικρότερη δυνατή χρήση υλικού. Για την επιλογή του βέλτιστου συνδυασμού παραμέτρων και τον εντοπισμό του δοκιμίου με τις καλύτερες συνατές μηχανικές ιδιότητες απαιτήθηκαν 81 ξεχωριστοί συνδυασμοί και συγκεκριμένα από 9 δοκίμια με 4 διαφορετικές παραμέτρους και από 3 τιμές της κάθε παραμέτρος 81(3^4). Η σύγκριση των αποτελεσμάτων έγινε με χρήση προγράμματος στατιστικής ανάλυσης και το δοκίμιο που επιλέχθηκε ως βέλτιστο είχε τη μέγιστη παραμόρφωση και τη μέγιστη αντοχή σε κάμψη τριών σημείων. Εν κατακλείδη, από την ανάλυση δεδομένων κατέστη σαφές πως κάθε παράμετρος επιδρά διαφορετικά στις μηχανικές ιδιότητες.

Abstract

In this thesis, the mechanical properties of bent polymer specimens were analyzed by converting specific parameter values during the printing process. The creation of the essays was based on the 3D printing of FDM (Fused Deposition Modeling) technology. This technology is based on the observance and selective deposition of a thin thermoplastic fiber for the formation of successive layers where the defined object is formed. The design of the experiment (DOE) was based on the rectangular Taguchi array. The specimens were formulated based on four factors (print speed, extruder temperature, filling pattern, printing method). The primary goal of the thesis is to select an essay with the best mechanical properties but also with the least possible use of material. In order to select the optimal combination of parameters and to locate the specimen with the best compatible mechanical properties, 81 separate combinations were required, namely from 9 specimens with 4 different parameters and from 3 values of each parameter 81(3^4). The results were compared using a statistical analysis program and the specimen selected as optimal had the maximum deformation and the maximum bending strength of three points. In conclusion, from the data analysis it became clear that each parameter affects the mechanical properties differently.