بررسی تجربی و عددی رفتار خستگی قطعات پلی‌لاکتیک اسید تولیدشده به روش ساخت افزایشی

ساخت افزایشی، شامل روش‌های نوظهوری می‌باشد که با کاهش در زمان و هزینه تولید و همچنین توانایی تولید قطعات با هندسه پیچیده، امروزه کاربرد وسیعی در صنایع گوناگون پیدا کرده‌ است. فرآیند لایه نشانی ذوبی یکی از محبوب‌ترین روش‌های ساخت افزایشی می‌باشد، که تاکنون تحقیقات فراوانی با هدف مدلسازی و بهبود رفتار مکانیکی قطعات تولیدشده توسط این روش، انجام شده است. هدف از این پژوهش، انجام مطالعه تجربی به منظور مدلسازی و بررسی تاثیر متغیرهای فرآیند لایه نشانی ذوبی بر رفتار خستگی قطعات پلی‌لاکتیک اسید، به همراه توسعه ابزار عددی برای پیش‌بینی این رفتار می‌باشد. در این مقاله جهت انجام مطالعه تجربی از الگوریتم تاگوچی به منظور طراحی آزمایش‌ها استفاده شده است. با انجام آزمایش‌ خستگی بر روی نمونه‌ها و تحلیل نتایج بدست‌آمده از آن، مقدار بهینه متغیرهای مورد بررسی فرآیند و همچنین میزان تاثیر آنها تعیین گردید که متغیرهای چگالی سطح، دمای نازل و ضخامت لایه به ترتیب بیشترین میزان تاثیر را بر روی عمر خستگی دارند. شبیه‌سازی المان محدود با درنظرگیری مفروضات معین صورت پذیرفته و نتایج آن با مقادیر آزمون خستگی نمونه بهینه‌سازی‌شده ارزیابی شده است. نتایج مدلسازی تجربی و شبیه‌سازی المان محدود نشان می‌دهد، مدل‌های ارائه‌شده به ترتیب با ضریب رگرسیون 3/%96و 98/7% رفتار خستگی قطعات پلی‌لاکتیک اسید را پیش‌بینی می‌کنند.

experimental and numerical investigation of fatigue behavior of polylactic acid components made by additive manufacturing method

additive manufacturing includes emerging methods that with reduced production time and ability to produce parts with complex geometry, are now widely used in variety of industries. fused deposition modeling process is one of the most popular methods of additive manufacturing and so far, a lot of research has been done to model and improve the mechanical behavior of the parts produced by this method. the purpose of this research is to conduct an experimental study to model and investigate the effect of fused deposition modelling process variable on fatigue behavior of poly-lactic acid components, along with the development of numerical tools to predict this behavior. this paper uses the taguchi algorithm to design experiments for experimental study. by performing fatigue testing on the sample and analyzing the result, the optimal value of the desired variable, as well as their effects are determined that the variable of fill density, nozzle temperature and layer thickness have the highest impact on fatigue life, respectively. the finite element simulation is performed by assuming assumption and its results are evaluated with the values of the optimized sample fatigue test. the result of experimental modeling and finite element simulation show that the models presented predict the poly-lactic acid components parts fraction with r-sq 96.3% and 98.7% fatigue behavior, respectively.