بررسی تجربی استحکام فشاری ماده مرکب پلی‌لاکتیک اسید/الیاف پیوسته شیشه تولید شده با چاپگر سه‌بعدی مبتنی بر روزن‌رانی با استفاده از سیستم آغشته‌سازی هم‌زمان الیاف و پلیمر

با معرفی فرایندهای ساخت افزایشی و چاپگرهای سه‌بعدی، تحقیقات بسیار زیادی در این حوزه انجام‌گرفته و در حال انجام است. روش‌های مبتنی بر روزن‌رانی پلیمر که با نام لایه نشانی ذوبی شناخته می‌شوند یکی از پرکاربردترین روش‌های ساخت افزایشی هستند. بیشترین تحقیقات انجام‌شده در روش لایه نشانی ذوبی، مربوط به افزایش خواص مکانیکی نمونه‌های چاپ‌شده است. بهینه‌سازی پارامترهای فرایند، افزودن ذرات پرکننده فلزی و غیرفلزی، استفاده از عملیات پس پردازشگر (انواع عملیات حرارتی، استفاده از امواج التراسونیک و غیره)، استفاده از الیاف پیوسته از اصلی‌ترین روش‌های به کار گرفته‌شده هستند. موثرترین روش در افزایش خواص مکانیکی به‌ویژه خواص مکانیکی کششی استفاده از الیاف پیوسته با استحکام بالا نظیر کربن، شیشه و آرامید است. البته استفاده از الیاف پیوسته طبیعی مانند کتان، کنف و غیره نیز مورد توجه بوده است. هدف از این پژوهش بررسی خواص فشاری نمونه‌های چاپ سه‌بعدی شده به روش لایه نشانی ذوبی است. در این راستا استحکام فشاری نمونه های پلیمری از جنس پلی لاکتیک اسید خالص و نیز نمونه مرکب پلی لاکتیک اسید/الیاف پیوسته شیشه مورد بررسی قرار می‌گیرد. واضح است که اگر الیاف پیوسته در راستای اعمال بار فشاری قرار گیرند، توانایی تحمل بار فشاری را ندارند. لذا در این پژوهش با قرار دادن الیاف در جهت عمود بر جهت اعمال بار و با توجه به پدیده ایجاد کرنشی عرضی، الیاف تحت کشش قرارگرفته و استحکام فشاری نمونه مرکب نسبت به نمونه پلیمری خالص به میزان 10 درصد افزایش می‌یابد.

experimental investigation of the compressive strength of polylactic acid/continuous glass fiber composite material produced with an extrusion-based 3d printer using the simultaneous impregnation system of fibers and polymer

with the introduction of additive manufacturing processes and 3d printers, a lot of research has been done and is being done in this field. methods based on polymer extrusion, known as fused deposition modeling, are one of the most widely used additive manufacturing methods. most of the research done in the fused deposition modeling method is related to increasing the mechanical properties of the printed samples. optimization of process parameters, addition of metal and non-metal filler particles, use of post-processing operations (types of heat treatment, use of ultrasonic waves, etc.), and use of continuous fibers are the main methods used. the most effective method for increasing mechanical properties, especially tensile mechanical properties, is the use of continuous fibers with high strength such as carbon, glass, and aramid. of course, the use of continuous natural fibers such as linen, hemp, etc. has also been considered. this research aims to investigate the compressive properties of 3d-printed samples using the fused deposition modeling method. in this regard, the compressive strength of polymer samples made of neat polylactic acid and composite samples of polylactic acid/continuous glass fiber is investigated. it is clear that if the continuous fibers are placed in the direction of applying the compressive load, they are not able to withstand the compressive load. therefore, in this research, by placing the fibers in the direction perpendicular to the direction of the load and considering the phenomenon of transverse strain, the fibers are subjected to tension, and the compressive strength of the composite sample increases by 10% compared to the pure polymer sample.