طراحی قالب تزریق مستقیم زیره کفش با استفاده از پرینتر سه بعدی

این پژوهش به بررسی قابلیت ساخت قالب‌های تزریق مستقیم زیره کفش با استفاده از فناوری چاپگر سه‌بعدی و بهره‌گیری از ساختارهای فرامواد می‌پردازد. هدف اصلی مطالعه، ارزیابی تاثیر نوع الگوی شبکه‌ای (شامل شش ضلعی، مستطیلی و ساده) و ضخامت دیواره‌های پوسته (0.8، 1 و 1.2 میلی‌متر) بر خواص مکانیکی، به ویژه استحکام و انرژی جذب نمونه‌های تقویت‌شده با رزین اپوکسی است. در ابتدا، نمونه‌ای از قالب زیره کفش با استفاده از پلیمر abs و رزین چاپ شد که به دلیل عدم استحکام کافی، نیاز به تقویت داشت. برای رفع این چالش، نمونه‌هایی استاندارد طراحی و چاپ شدند و سپس داخل آن‌ها و سطح خارجی پوسته با رزین اپوکسی پر گردید. الگوهای فرامواد (شش ضلعی و مستطیلی) بر روی دیواره‌های خارجی پوسته اعمال شدند تا استحکام و پایداری ساختاری افزایش یابد. نمونه‌های نهایی تحت آزمایش‌های ضربه و خمش سه‌نقطه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که استفاده از ساختارهای شبکه‌ای و بهینه‌سازی ضخامت دیواره، به طور قابل توجهی خواص مکانیکی را بهبود می‌بخشد. به عنوان مثال، در آزمایش ضربه، نمونه‌های دارای ساختار شش ضلعی با ضخامت 1 میلی‌متر، به طور میانگین 1.46 ژول انرژی جذب کردند، در حالی که نمونه‌های ساده و مستطیلی به ترتیب 1.21 و 1.01 ژول جذب انرژی داشتند. همچنین، در آزمایش خمش سه‌نقطه، ساختار مستطیلی بالاترین استحکام خمشی (1129.1 مگاپاسکال) را نشان داد که بیانگر تاثیر چشمگیر فرامواد در بهبود خواص مکانیکی است. این یافته‌ها حاکی از آن است که با بهره‌گیری از طراحی هوشمندانه فرامواد، می‌توان ضمن کاهش مصرف مواد و زمان تولید، به قطعاتی با استحکام و کارایی بالا دست یافت

design of direct injection mold for shoe soles by additive manufacturing technology

this study investigates the feasibility of fabricating direct-injection shoe‐sole molds using three‐dimensional printer technology، incorporating metamaterial structures. the primary objective is to evaluate the influence of lattice pattern type (including hexagonal، rectangular، and simple grids) and shell wall thickness (0.8، 1.0، and 1.2 mm) on the mechanical properties—specifically strength and energy absorption—of specimens reinforced with epoxy resin. initially، a prototype shoe‐sole mold was printed from abs polymer and resin; however، due to insufficient intrinsic strength، reinforcement was required. to address this، standard test specimens were designed and printed، after which their inner cavities and the outer surface of the shell were filled with epoxy resin. metamaterial patterns (hexagonal and rectangular) were applied to the exterior walls of the shell to enhance structural strength and stability. the final specimens were subjected to impact testing and three‐point bending tests. the results demonstrated that the incorporation of lattice structures and the optimization of wall thickness significantly improved the mechanical properties. for instance، in the impact test، specimens featuring a hexagonal lattice with a 1 mm wall thickness absorbed an average of 1.46 j of energy، whereas simple and rectangular specimens absorbed 1.21 j and 1.01 j، respectively. additionally، in the three‐point bending test، the rectangular‐lattice specimens exhibited the highest flexural strength (1129.1 mpa)، indicating a pronounced effect of metamaterials in enhancing mechanical performance. these findings suggest that، by employing intelligent metamaterial design، it is possible to achieve components with high strength and performance while reducing material usage and production time