Инженерный журнал: наука и инновацииЭЛЕКТРОННОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ИЗДАНИЕ
свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-53688 от 17 апреля 2013 г. ISSN 2308-6033. DOI 10.18698/2308-6033
  • Русский
  • Английский
Статья

Экспериментальное и расчетное определение механических характеристик образцов АБС-пластика при растяжении, изготовленных методом 3D-печати

Опубликовано: 09.04.2021

Авторы: Шмелёв А.В., Ивченко В.И., Талалуев А.В.

Опубликовано в выпуске: #4(112)/2021

DOI: 10.18698/2308-6033-2021-4-2070

Раздел: Механика | Рубрика: Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

Приведены результаты экспериментального исследования механических характеристик при растяжении образцов материала из АБС-пластика ABSplus-P430. Эти образцы, изготовленные методом 3D-печати, отличаются ориентацией слоев материала, формируемой расположением образцов при печати и ориентацией растра печати. В ходе испытаний материал проявил изотропные свойства по значениям модуля Юнга и анизотропные для относительного удлинения при разрыве, предела текучести и предела прочности. Выявлено существенное влияние на прочность испытанных образцов ориентации печати относительно направления прикладываемой нагрузки. Проведена идентификация указанных параметров билинейной модели материала путем выполнения серии расчетных исследований с применением компьютерных конечно-элементных моделей образцов материала. Найденные параметры билинейной модели материала могут быть использованы при проведении расчетных оценок показателей прочности и несущей способности изделий из АБС-пластика, изготовленных методом 3D-печати. Полученные результаты позволяют также разрабатывать рекомендации по ориентации изделий в области печати по критерию обеспечения наибольшей прочности с учетом режима нагружения изделия.


Литература
[1] 10 крутых автомобилей, которые были отпечатаны на 3D-принтере. Novate.ru URL: http://www.novate.ru/blogs/230916/38135/ (дата обращения 20.11.2020).
[2] Первый напечатанный на 3D-принтере миниавтобус. Fishki.netURL: https://fishki.net/auto/1996051-pervyj-napechatannyj-na-3d-printere-miniavtobus.html (дата обращения 22.12.2017).
[3] Пелевин Н. Daimler Buses внедряет 3D-печать для изготовления деталей. 3d-daily.ru URL: https://3d-daily.ru/cars/daimler-bus-3dp.html (дата обращения 26.11.2020).
[4] Казьмина Я. В Volkswagen начали использовать 3D-принтеры в производстве автомобилей. URL: https://infostart.ru/journal/news/tekhnologii/v-volkswagen-nachali-ispolzovat-3d-printery-v-proizvodstve-avtomobiley_640398/ (дата обращения 26.11.2020).
[5] Абрамова И.А., Полков Д.А. Технология послойного наплавления Fused Deposition Modeling. Наука и военная безопасность, 2016, № 3, с. 111–114.
[6] Mohamed O.A., Masood S.H., Bhowmik J.L. Optimization of fused deposition modelling process parameters: a review of current research and future prospects. Advances in Manufacturing, 2015, no. 3, pp. 42–53. https://doi.org/10.1007/s40436-014-0097-7
[7] Somireddy M., Czekanski A., Veer Singh C. Development of constitutive material model of 3D printed structure via FDM. Materials Today Communications, 2018, no. 15. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2018.03.004
[8] Балашов А.В., Маркова М.И. Исследование структуры и свойств изделий, полученных 3D-печатью. Инженерный вестник Дона, 2019, № 1. URL: http://www.ivdon.ru/uploads/article/pdf/IVD_150_Balachov_Markova.pdf_b4469f3dc9.pdf (дата обращения 20.11.2020).
[9] Zalohin M.Yu., Skliarov V.V., Dovzhenko J.S., Brega D.A. Experimental Determination and Comparative Analysis of the PPH030GP, ABS and PLA Polymer Strength Characteristics at Different Strain Rates. Science & Technique, 2019, no. 18, pp. 233–239. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2019-18-3-233-239
[10] Cantrell J., Rohde S., Damiani D., Gurnani R., DiSandro L., Anton J., Young A., Jerez A., Steinbach D., Kroese C., Ifju P. Experimental Characterization of the Mechanical Properties of 3D Printed ABS and Polycarbonate Parts. Advancement of Optical Methods in Experimental Mechanics, 2017, vol. 3, pp. 89–105. URL: https://link.springer.com/chapter/10.1007%2F978-3-319-41600-7_11 (дата обращения 15.10.2020). DOI: 10.1007/978-3-319-41600-7_11
[11] Wu W., Geng P., Li G., Zhao D., Zhang H., Zhao J. Influence of Layer Thickness and Raster Angle on the Mechanical Properties of 3D-Printed PEEK and a Comparative Mechanical Study between PEEK and ABS. Materials, 2015, vol. 8, pp. 5834–5846. DOI: 10.3390/ma8095271
[12] Ziemian C., Sharma M., Ziemian S. Anisotropic Mechanical Properties of ABS Parts Fabricated by Fused Deposition Modelling. Mechanical Engineering, 2012, pp. 159–180. URL: http://www.intechopen.com/books/mechanical-engineering/anisotropicmechanical-properties-of-abs-parts-fabricated-by-fused-deposition-modeling (дата обращения 05.11.2020). DOI: 10.5772/34233
[13] Letcher Т., Waytashek M. Material property testing of 3D-Printed specimen in PLA on an entry-level 3D printer. ASME, 2014, pp. 1–8. URL: https://www.researchgate.net/publication/272623242 (дата обращения 15.10.2020). DOI: 10.1115/IMECE2014-39379
[14] Zarybnicka L., Dvorak K., Dostalova Z., Vojackova H. Study of Different Printing Design Type Polymer Samples Prepared by Additive Manufacturing. Periodica Polytechnica Chemical Engineering, 2020, no. 64, pp. 255–264. https://doi.org/10.3311/PPch.13991
[15] ASTM D638-14. Стандартный метод испытаний свойств пластмасс на растяжение. ASTM International, 2014, pp. 17.