بررسی اثر پارامترهای چاپ سه‌بعدی به روش لایه‌نشانی ذوبی بر روی بازیابی شکلی مخروطی در فرآیند چاپ چهاربعدی

چاپ چهاربعدی یک فناوری نوظهور است که از ترکیب چاپ سه‌بعدی و مواد حافظه‌شکلی حاصل‌شده و در آن ساختار چاپ‌شده می‌تواند در اثر اعمال محرک مناسب دچار تغییرشکل شود. هدف از چاپ چهاربعدی کنترل نوع و میزان بازیابی‌شکلی می‌باشد. در این پژوهش به کمک شبیه‌سازی عددی رابطه‌ای بین پیش‌تنش ذخیره‌شده در دیسک‌های چاپ‌شده و میزان بازیابی‌شکلی به دست آمد. سپس اثر پارامترهای ارتفاع لایه، دمای بستر ، دمای نازل و سرعت چاپ بر میزان پیش‌تنش اعمال‌شده در دیسک‌های چاپ‌شده بر پایه ماده پلی‌لاکتیک‌اسید در فرآیند چاپ سه‌بعدی لایه‌نشانی ذوبی بررسی شد. در این تحقیق با استفاده از 27 آزمایش تجربی به کمک طرح مرکب مرکزی مدل‌سازی با صرف کمترین هزینه و زمان و بیشترین اعتبار و دقت انجام شد و رابطه‌ای بین پارامترهای ارتفاع لایه، دمای بستر، دمای نازل و سرعت چاپ و میزان پیش‌تنش اعمال‌شده در دیسک‌های چاپی به دست آمد. مقادیر r^2 و adj r^2 بیش از 99 درصد به دست آمد که نشان‌دهنده دقت بالای مدل است. مدل تجربی نشان داد که ترتیب میزان اثرگذاری پارامترها بر مقدار ارتفاع مخروط بازیابی شده به ترتیب سرعت چاپ، ارتفاع لایه، دمای نازل و دمای بستر می‌باشد و مقدار پیش‌تنش ایجادشده با سرعت چاپ رابطه مستقیم و با دیگر پارامترها رابطه عکس دارد. برای صحت‌سنجی مدل تجربی، شبیه‌سازی و آزمایش تجربی در شرایط بیشترین میزان بازیابی‌شکلی انجام شد. نتایج نشان داد خطای مدل تجربی اثر پارامترهای چاپ بر میزان بازیابی‌شکلی 5/9 درصد و خطای بین پیش‌تنش اعمال‌شده و میزان بازیابی‌شکلی 2/95 درصد است.

investigation of the effect of fdm 3d printing parameters on conical shape recovery in the 4d printing process

4d printing is an emerging technology in which the printed parts can change their shapes when exposed to an external stimulus. in this research, a relationship between the pre-stress stored in the printed discs and the amount of shape recovery was obtained using fe simulations. then, the effect of layer height, bed temperature, nozzle temperature, and printing speed on the amount of pre-stress applied in the printed discs based on polylactic acid material in the fused deposition modeling 3d printing was investigated. in this paper, 27 experimental tests were performed using a central composite design, and modeling was done with the least cost and time and the most reliability and accuracy. then a relationship between the mentioned parameters and the amount of pre-stress applied to the printed discs was obtained. r2 and adj r2 of the model were obtained more than 99% which shows the high accuracy of the model. in order to validate the experimental model, simulation and experimental tests were carried out in the conditions of the highest amount of shape recovery. the results showed that the experimental model error is 5.9% and the error between the applied pre-stress and the amount of shape recovery is 2.95%.