بررسی اثر دمای اکسترودر و سرعت جمع‌‏آوری فیلامنت بر کیفیت آغشتگی فیلامنت pla تقویت ‌شده به کمک الیاف پیوسته کربن

لایه نشانی مذاب یک فناوری نوظهور برای تولید قطعات با انعطاف بالا در طراحی می‌باشد. با توجه به استحکام پایین قطعات تولیدی با فیلامنت pla، استفاده از کامپوزیت‌های تقویت‌شده با الیاف پیوسته کربن می‏تواند این نقیصه را برطرف کند و باعث افزایش مشخصات مکانیکی قطعات تولیدی فوق ‌گردد. لذا نسبت به طراحی و ساخت یک نمونه دستگاه فیلامنت‏ساز با توانایی تولید فیلامنت الیاف پیوسته با ساختار فیلامنت پلیمری (pla) و الیاف تقویت‌کننده کربنی اقدام شده است. جهت به‌کارگیری مطلوب محصول تولیدشده (فیلامنت کربن-pla)، تاثیر تجربی اثر دمای ذوب فیلامنت پلیمری و نیز سرعت جمع‏آوری فیلامنت بر مقاومت برش سطحی محصول تولیدشده توسط این دستگاه بررسی گردید. در این پژوهش عواملی مانند زبری سطح الیاف، میزان آغشتگی بین الیاف و ماتریس، تاثیر دمای واحد آغشته‏سازی و نیز سرعت خروج فیلامنت از دستگاه موردبررسی و ارزیابی قرارگرفته است. نتایج بررسی‏های انجام‌شده توسط تصاویر میکروسکوپ الکترونی بر روی نمونه‏ها، موید افزایش نسبی زبری سطح الیاف در مرحله‌ی آماده‌سازی الیاف با استفاده از اسید استیک و کیفیت بالای آغشتگی الیاف کربن به‌وسیله مذاب pla بوده است. همچنین با بهره‏گیری از طراحی آزمایش به روش تاگوچی، اقدام به تولید فیلامنت کرده و سپس نمونه‌های تولیدی در آزمایشگاه مورد ارزیابی قرارگرفته‌اند. با بررسی نتایج آزمایشگاهی از بین حالات در نظر گرفته‌شده توسط روش تاگوچی، بهترین دمای ذوب، دمای 190 درجه سانتی‌گراد و بهترین سرعت جمع‏آوری، سرعت 1 دور در دقیقه به‌ دست‌آمده است.

investigating the effect of extruder temperature and filament collection speed on the impregnation quality of pla filament reinforced with continuous carbon fibers

the fused deposition modeling (fdm) is an emerging technology for producing parts with high flexibility in design. considering the low strength of the parts produced with pla filament, the use of composites reinforced with continuous carbon fibers can solve this defect and increase the mechanical characteristics of the above produced parts. therefore, an attempt has been made to design and build a prototype of a filament machine with the ability to produce continuous fiber filament with the structure of polymer filament (pla) and carbon fiber reinforcement. in order to optimally use the produced product (carbon filament-pla), the experimental effect of the melting temperature of the polymer filament and also the filament collection speed on the surface shear resistance of the product produced by this device was investigated. in this research, factors such as fiber surface roughness, the degree of impregnation between fibers and matrix, the influence of the temperature of the impregnation unit, and the speed of filament exit from the machine have been investigated and evaluated. the results of investigations carried out by electron microscope images on the samples have confirmed the relative increase in fiber surface roughness in the fiber preparation stage using acetic acid and the high quality of carbon fiber impregnation by pla melt. also, by using taguchi’s experimental design, filaments were produced and then the produced samples were evaluated in the laboratory. by examining the experimental results, among the conditions considered by taguchi method, the best melting temperature is 190 c˚ and the best collection speed is 1 rpm.