Fröccsöntött és 3D nyomtatott kompozit szerkezetek vizsgálata
Napjainkban a polimer termékek egyre nagyobb számban jelennek meg a biztonságilag kritikus és nagy terhelésnek kitett alkatrészek esetében is. Ennek eredményeként egyre nagyobb hangsúlyt kap a szál erősítésű kompozit anyagok felhasználása, amelyeknél a mechanikai tulajdonságok irányfüggése az alkalmazott erősítő anyagok irányultságával áll összefüggésben.
Szálerősítésű kompozit anyagokat fröccsöntéssel is feldolgozhatunk, amely során a szálak orientációját alapvetően az áramlási viszonyok határozzák meg [1-2]. Ezért sok esetben a mechanikai igénybevételből származó követelmények kielégítéséhez megnövelt falvastagságú termékeket szükséges gyártani. További problémát jelent az ömledék áramlásából fakadóan az áramlási frontok találkozása, amely eredményeként mechanikailag kritikus helyek alakulhatnak ki, valamint a technológia sajátosságából adódó szálrövidülés is nehézségeket okozhat [1-2].
A szálas szerkezetek fröccsöntése során tapasztalt problémákra megoldást jelenthet az additív gyártástechnológia, amely 1987-es megjelenése óta 5 milliárd dolláros piaccá nőtte ki magát [3]. Az AM technológiák jellemzője, hogy CAD állományból közvetlenül anyaghozzáadás útján rétegről-rétegre hozzuk létre a valós fizikai modellt. Kezdetben ezeket az eljárásokat csupán vizuális modellek valamint öntőformák előállítására használták, mára azonban az alapanyagok folyamatos fejlesztésének köszönhetően segítségükkel késztermékek is gyárthatók. Az additív gyártástechnológiák közül kiemelkedik az ömledékrétegezéses eljárás (FDM) a kedvező gép ár (bekerülési költség) és a költséghatékony üzemeltetés okán. Az FDM technológia működési elve, hogy a berendezés a szál formátumú hőre lágyuló polimert (filamentet) bevezeti az extruderfejbe, ott megolvasztja azt, majd egy szűk fúvókán sajtolja keresztül a modelltérbe, ahol összeheged az előző réteggel és megszilárdul [3].
TDK dolgozatomban az FDM gyártástechnológiával előállított kompozit szerkezeteket vizsgálok. Célom a különböző nyomtatási paramétereknek a kész kompozit szerkezet tulajdonságaira gyakorolt hatásának feltárása, továbbá a fröccsöntött kompozitokon mért eredményekkel történő összehasonlítás. Munkám során különböző nyomtatási paraméterekkel készült kompozit próbatesteken végzek mechanikai, morfológiai és mikroszkópi vizsgálatokat.
Irodalom:
[1] Dunai A., Macskási L.: Műanyagok fröccsöntése, Lexica Kft, Budapest, 2003
[2] Czvikovszky T., Nagy P., Gaál J.: A polimertechnika alapjai, Műegyetemi Kiadó, Budapest, 2006
[3] Gebhardt A.: Understanding Additive Manufacturing, Hanser, München (2011)
szerző
-
Tóth Csenge
Gépészmérnöki mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulensek
-
Dr. Kovács Norbert Krisztián
adjunktus, Polimertechnika Tanszék -
Dr. Suplicz András
docens, Polimertechnika Tanszék -
Szabó Ferenc
adjunktus, Polimertechnika Tanszék