FDM gyártástechnológiával előállított különböző típusú erősítőszálat tartalmazó kompozit szerkezetek összehasonlító elemzése
Az utóbbi években egyre intenzívebb kutatás zajlik az additív gyártástechnológiával előállított kompozitok témakörében, és az alkalmazható anyagok és a technológia fejlődésének köszönhetően ezek az eljárások a gyors prototípusgyártás mellett egyre nagyobb szerepet kapnak végtermékek közvetlen gyártásában is. A kompozitok egyik előnye a nagy fajlagos terhelhetőség, amely az erősítőszál és a mátrixanyag közti kiváló adhézióval és a szálak terhelési irányba való rendezésével érhető el. Az additív technológiák segítségével az erősítőszálak orientációja akár rétegenként változtatható, így az igénybevételi irányoknak megfelelően erősített termékek gyors gyártása valósítható meg.
Az additív gyártástechnológiák jellemzője, hogy CAD modellből kiindulva, anyaghozzáadás útján rétegenként hozzák létre a terméket. Ezek között kiemelkedő az ömledékrétegezésen alapuló (FDM) eljárás, amely során a hőre lágyuló polimer alapanyag (filament) az extruderfejben megolvad, majd egy szűk fúvókán át a modelltérbe kerülve összeheged az előző rétegekkel és megszilárdul. FDM technológiával már folytonos és nem folytonos erősítőszálas kompozitok előállítása is lehetséges. A nem folytonos szálakkal való nyomtatás esetén azonban problémát okozhat a kritikus szálhossz elérése, amely oka a filament gyártása során fellépő nagymértékű szálrövidülés [1]. Komplex feladat továbbá az optimális száltartalom megtalálása is, hiszen bár a nagyobb száltartalom a szilárdság növekedését okozhatja, egyúttal hozzájárul a szálrövidüléshez is [2]. FDM technológiával számos erősítőanyag és mátrixanyag kombináció előállítása lehetséges, és ezek között kiemelkedő jelentőségűek a bazalt szállal erősített politejsav kompozitok, amelyek természetes erőforrásból állíthatók elő.
TDK dolgozatomban FDM gyártástechnológiával készült, vágott szén-, üveg- és bazaltszállal erősített politejsav kompozit szerkezeteket vizsgálok többféle száltartalom mellett. Az összehasonlító elemzés során mechanikai, termikus és mikroszkópi vizsgálatokat végzek.
Irodalom:
[1] R.T.L. Ferreira et al.: Experimental characterization and micrography of 3D printed PLA and PLA reinforced with short carbon fibers. Composites Part B, 124, 88-100 (2017)
[2] H.L. Tekinalp et al.: Highly oriented carbon fiber-polymer composites via additive manufacturing. Composites Science and Technology, 105, 144-150 (2014)
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