بررسی تجربی و عددی استحکام مکانیکی قطعات چاپ شده با چاپگر FDM سه بعدی پنج درجه آزادی بر پایه ساز و کار موازی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک، گروه مهندسی ساخت و تولید، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دانشکده مهندسی مکانیک، گروه مهندسی ساخت و تولید، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

doi
10.48311/mme.2025.27741
چکیده

در طول سال­های اخیر، روش لایه­ نشانی ذوبی، ب­جهت در دسترس بودن و داشتن قابلیت ساخت قطعات پیچیده مستحکم نسبتاً مناسب، ب­عنوان یکی از پیشروترین روش­های ساخت افزایشی، کاربرد گسترده­ای پیدا کرده است. یکی از چالش­های تحقیقاتی مهم در این حوزه، افزایش استحکام قطعات، بواسطه انتخاب مناسب متغیرهای ساخت و انتخاب آرایش لایه ­های ساخت با بکارگیری قابلیت­های چاپ بیش از سه ­محور می­باشد. در این مقاله، هدف، چاپ و بررسی پارامترهای آن با چاپگرهای رباتیک پنج محور می­باشد. برای این منظور، ساخت و تجهیز چاپگر پنج درجه آزادی با ساز و کار موازی و ربات دلتا انجام و برای تولید جی­کد پنج­محور، از نرم­افزار زیمنس استفاده شده است. برای بررسی تاثیر جهات و آرایش رشته فیلامنت­های مورد استفاده در کیفیت چاپ قطعات، مخصوصاً با روش چاپ پنج­ محور، یک قطعه زانویی از جنس پلی­لاکتیک­اسید(PLA)، انتخاب شده است. سپس جی­کدهای لازم برای چاپ قطعه با روش­ و جهت­گیری­های متفاوت با نرم­ افزارهای متداول سه­محور و پنج­محور  ایجاد و توسط دستگاه چاپگر سه و پنج­محور چاپ شده است. آزمایش­های کشش و خمش تجربی روی نمونه­ های چاپ شده انجام شده و برتری حدود 5/11% و 7% روش چاپ پنج­محور در تحمل نیروی کششی و خمشی نسبت به روش سه­محور مشاهده شده است. برای مطالعه استحکام و شبیه­ سازی اجزاء محدود قطعات چاپ شده، از نرم­ افزار انسیس استفاده و نتایج آن، با نتایج تجربی مقایسه شده است. نتایج حاصل از آزمایشها نشان داد که استفاده از روش چاپ پنج­ محور، باعث افزایش تحمل نیرویی کششی و خمشی قطعه چاپ شده می­شود