3D nyomtatott polimer habok mechanikai modellezése és a nyomtatási technológia optimalizálása
Műszaki problémák megoldására számos területen a polimer habok alkalmazása bizonyult kifizetődőnek, immáron közel egy évszázada. Napjaink korszerű megoldásai előszeretettel alkalmaznának komplex formájú sejtszerkezetű alkatrészeket, ám ezek gyakran gyártási nehézségekbe ütköznek. Az elmúlt években számos új additív habgyártási technológia jelent meg a vázolt probléma orvoslására [1]. Jelen dolgozat egy fiatal FDM (fused deposition modeling) in situ foaming technológia optimalizálásával és az itt alkalmazható CBA (chemical blowing agent) tartalmú alapanyagok mechanikai modellezésével foglalkozik. Ilyen típusú anyagból egy rideg-képlékeny viselkedésű PLA és egy elasztikus viselkedésű TPU anyag lett vizsgálva. A technológiának jelentős előnye, hogy nem igényel speciális eszközöket, továbbá a feldolgozott anyag morfológiailag gyakorlatilag elhanyagolható inhomogenitásokat mutat.
A technológia könnyebb alkalmazását egy saját, Python környezetben készített post-processzorral értem el. A program a habosodási folyamatot befolyásoló technológiai paramétereket a munkadarabtól megkívánt relatív sűrűséghez igazítja. A mérési eredmények alapján a munkadarabok relatív sűrűsége megbízhatóan beállítható a kívánt értékre.
Ahhoz, hogy az alkatrészek tönkremenetele tervezhető legyen, szükséges anyagi viselkedést leíró modellt rendelni az anyagokhoz. Az anyagmintákból különböző relatív sűrűséggel próbatesteket készítettem, majd rajtuk nyomóméréseket és feszültség-relaxációs méréseket végezve az anyagokat leíró modellt mérési pontokra való illesztéssel kalibráltam. Az alkalmazott modellek [1],[2] segítségével az anyagokról energiaelnyelési hatékonyság ábrákat készítettem, amelyekkel egyszerűbb feladatok elvégzésre a megfelelő anyagtulajdonság könnyedén kiválasztható.
Irodalom:
1. Nofar, M., Utz, J., Geis, N., Altstädt, V., Ruckdäschel, H., Foam 3D Printing of Thermoplastics: A Symbiosis of Additive Manufacturing and Foaming Technology. Adv. Sci. 2022, 9, 2105701.
2. Gibson LJ, Ashby MF. Cellular solids. Structure and properties. Cambridge: Cambridge University Press; 1997.
3. Mills, N.. (2007). Polymer Foams Handbook. 10.1016/B978-0-7506-8069-1.X5000-4.
szerző
-
Kammerer Márton
Gépészmérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulens
-
Dr. Kossa Attila
Egyetemi docens, Műszaki Mechanikai Tanszék
