اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 38 |
| تعداد شماره‌ها | 1,258 |
| تعداد مقالات | 9,115 |
| تعداد مشاهده مقاله | 8,324,136 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 5,039,063 |
بررسی اثر پارامترهای چاپ سه‌بعدی به روش لایه‌نشانی ذوبی بر روی بازیابی شکلی مخروطی در فرآیند چاپ چهاربعدی | ||
| مکانیک هوافضا | ||
| مقاله 10، دوره 18، شماره 4 - شماره پیاپی 70، دی 1401، صفحه 133-146 اصل مقاله (1.71 M) | ||
| نوع مقاله: مکانیک جامدات | ||
| نویسندگان | ||
| سید محمد دهقان طزرجانی1؛ محمد هادی حسین زاده* 2؛ میلاد صادق یزدی3 | ||
| 1کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران | ||
| 2نویسنده مسئول: پژوهشگر، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران | ||
| 3استادیار، گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران | ||
| تاریخ دریافت: 22 مرداد 1401، تاریخ بازنگری: 07 شهریور 1401، تاریخ پذیرش: 21 شهریور 1401 | ||
| چکیده | ||
| 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 R2 و Adj R2 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 9/5 درصد و خطای بین پیش‌تنش اعمال‌شده و میزان بازیابی‌شکلی 95/2 درصد است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| چاپ چهاربعدی؛ کنترل‌پذیری؛ پیش‌تنش؛ بازیابی شکلی و پارامترهای فرآیند لایه‌نشانی ذوبی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigation of the Effect of FDM 3D Printing Parameters on Conical Shape Recovery in the 4D Printing Process | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Seyyed Mohammad Dehghan Tezerjani1؛ Mohammadhadi Hosseinzadeh2؛ Milad Sadegh Yazdi3 | ||
| 1M.Sc., Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Imam Hossein University, Tehran, Iran | ||
| 2Corresponding author: Researcher, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Imam Hossein University, Tehran, Iran | ||
| 3Assistant Professor, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Imam Hossein University, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| 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%. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| 4D printing, Controllability, Pre-stress, Shape recovery, FDM parameters | ||
| مراجع | ||
|
[1] Khoo ZX, Liu Y, An J, Chua CK, Shen YF, Kuo CN. A review of selective laser melted NiTi shape memory alloy. Materials. 2018;11(4):519.## [2] Shahrubudin N, Lee TC, Ramlan R. An Overview on 3D Printing Technology: Technological, Materials, and Applications. Procedia Manufacturing. 2019;35:1286-96.## [3] Bodaghi M, Noroozi R, Zolfagharian A, Fotouhi M, Norouzi S. 4D Printing Self-Morphing Structures. Materials. 2019;12(8):1353.## [4] Raviv D, Zhao W, McKnelly C, Papadopoulou A, Kadambi A, Shi B, et al. Active Printed Materials for Complex Self-Evolving Deformations. Scientific Reports. 2014;4(1):7422.## [5] Mousavi Kani SM, Sadegh Yazdi M, Hosseinzadeh MH. Influence of infill density and printing pattern on flexural properties of 3D printed short carbon fiber PLA composite. Iranian Journal of Manufacturing Engineering. 2020;7(9):42-51.## [6] Schubert C, van Langeveld MC, Donoso LA. Innovations in 3D printing: a 3D overview from optics to organs. British Journal of Ophthalmology. 2014;98(2):159.## [7] Madhav, CH Venu Kesav, RSNH Narayan, Y Shivraj. Importance and utilization of 3D printing in various applications. International Journal of Modern Engineering Research (IJMER). 2016;24-29.## [8] Carneiro OS, Silva AF, Gomes R. Fused deposition modeling with polypropylene. Materials & Design. 2015;83:768-76.## [9] S. Tibbits, The emergence of “4D printing”, TED conference, 2013.## [10] Momeni F, M.Mehdi Hassani.N S, Liu X, Ni J. A review of 4D printing. Materials & Design. 2017;122:42-79.## [11] González-Henríquez CM, Sarabia-Vallejos MA, Rodriguez-Hernandez J. Polymers for additive manufacturing and 4D-printing: Materials, methodologies, and biomedical applications. Progress in Polymer Science. 2019;94:57-116.## [12] Lui Y, Sow W, Tan L, Wu Y ,Lai Y and Li H. 4D Printing and Stimuli-responsive Materials in Biomedical Applications. Acta Biomaterialia. 2019;92:19-36.## [13] Yarali E, Taheri A, and Baghani M. A comprehensive review on thermomechanical constitutive models for shape memory polymers. Journal of Intelligent Material Systems and Structures. 2020;31:1243-1283.## [14] Prasad A, Moon S, Joga. Rao I. Thermo-mechanical modeling of viscoelastic crystallizable shape memory polymers. International Journal of Engineering Science. 2021;167:103524.## [15] Hosseinzadeh M, Ghoreishi M, Narooei K. An investigation into the effect of thermal variables on the 3D printed shape memory polymer structures with different geometries. Journal of Intelligent Material Systems and Structures. 2021:1045389X211028286..## [16] Liu Y, Zhang W, Zhang F, Lan X, Leng J, Liu S, et al. Shape memory behavior and recovery force of 4D printed laminated Miura-origami structures subjected to compressive loading. Composites Part B: Engineering. 2018;153:233-42..## [17] Tandon G, Baur J, McClung A. Shape Memory Polymers for Aerospace Applications: Novel Synthesis, Modeling, Characterization and Design: Destech Publications, Incorporated; 2015..## [18] Carrell J, Gruss G, Gomez E. Four-dimensional printing using fused-deposition modeling: a review. Rapid Prototyping Journal. 2020;26(5):855-69..## [19] Solomon IJ, Sevvel P, Gunasekaran J. A review on the various processing parameters in FDM. Materials Today: Proceedings. 2021;37:509-14..## [20] Bodaghi M, Damanpack AR, Liao WH. Adaptive metamaterials by functionally graded 4D printing. Materials & Design. 2017;135:26-36..## [21] Wu W, Ye W, Wu Z, Geng P, Wang Y, Zhao j. Influence of Layer Thickness, Raster Angle, Deformation Temperature and Recovery Temperature on the Shape-Memory Effect of 3D-Printed Polylactic Acid Samples. Materials (Basel, Switzerland). 2017;10..## [22] van Manen T, Janbaz S, Zadpoor AA. Programming 2D/3D shape-shifting with hobbyist 3D printers. Materials Horizons. 2017;4(6):1064-9..## [23] Noroozi R, Bodaghi M, Jafari H, Zolfagharian A, Fotouhi M. Shape-Adaptive Metastructures with Variable Bandgap Regions by 4D Printing. Polymers. 2020;12(3):519..## [24] Hu GF, Damanpack AR, Bodaghi M, Liao WH. Increasing dimension of structures by 4D printing shape memory polymers via fused deposition modeling. Smart Materials and Structures. 2017;26(12):125023..## [25] Rajkumar AR, Shanmugam K. Additive manufacturing-enabled shape transformations via FFF 4D printing. Journal of Materials Research. 2018;33(24):4362-76..## [26] Maharana T, Pattanaik S, Routaray A, Nath N, Sutar AK. Synthesis and characterization of poly(lactic acid) based graft copolymers. Reactive and Functional Polymers. 2015;93:47-67..## [27] Wang K, Strandman S, Zhu XX. A mini review: Shape memory polymers for biomedical applications. Frontiers of Chemical Science and Engineering. 2017;11(2):143-53..## [28]Dehghan Tezerjani S M, Sadegh Yazdi M, Hosseinzadeh M H. The effect of 3D printing parameters on the shape memory properties of 4D printed polylactic acid circular disks: An experimental investigation and parameters optimization. Materials Today Communications. 2022; 33: 104262..## [29] Diani J, Gilormini P, Frédy C, Rousseau I. Predicting thermal shape memory of crosslinked polymer networks from linear viscoelasticity. International Journal of Solids and Structures. 2012;49(5):793-9..## [30] Arrieta S, Diani J, Gilormini P. Experimental characterization and thermoviscoelastic modeling of strain and stress recoveries of an amorphous polymer network. Mechanics of materials. 2014;68:95-103..## | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 194 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 257 |
||