Analiza wpływu parametrów procesu druku 3D w technologii Fused Filament Fabrication na właściwości wytrzymałościowe gotowego wyrobu



Podobne dokumenty
Projekt MES. Wykonali: Lidia Orkowska Mateusz Wróbel Adam Wysocki WBMIZ, MIBM, IMe

POLITECHNIKA GDAŃSKA Wydział Mechaniczny Katedra Inżynierii Materiałowej Laboratorium Materiałów Inżynierskich

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

Ćwiczenie: "Ruch harmoniczny i fale"

CD-W Przetwornik stężenia CO 2 do montażu naściennego. Cechy i Korzyści. Rysunek 1: Przetwornik stężenia CO 2 do montażu naściennego

Metrologia cieplna i przepływowa

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

Rodzaj środka technicznego. Stan techniczny obiektu. Opis działania, przeznaczenie środka technicznego. Podstawa metodologiczna wyceny.

tel/fax lub NIP Regon

888 A 888 V 1. ZASTOSOWANIE 2. BUDOWA GENERATOR NAPIĘCIA 3-FAZOWEGO L2 L3 N PE

SYSTEMY CZASU PRACY. 1. PODSTAWOWY [art. 129 KP]

SPRAWOZDANIE Z REALIZACJI XXXII BADAŃ BIEGŁOŚCI I BADAŃ PORÓWNAWCZYCH HAŁASU W ŚRODOWISKU Warszawa kwiecień 2012r.

Bielsko-Biała, dn r. Numer zapytania: R WAWRZASZEK ISS Sp. z o.o. ul. Leszczyńska Bielsko-Biała ZAPYTANIE OFERTOWE

Drukarki 3D firmy Z Corporation Z Corporation

INSTRUKCJA OBSŁUGI URZĄDZENIA: HC8201

POPRAWKA do POLSKIEJ NORMY. PN-EN :2008/Ap2. Dotyczy PN-EN :2008 Eurokod 7 Projektowanie geotechniczne Część 1: Zasady ogólne

Dziękujemy za zainteresowanie

SERI A 93 S E RI A 93 O FLUSH GRID WITHOUT EDGE TAB

SZCZEGÓŁOWA SPECYFIKACJA TECHNICZNA

Lekcja 173, 174. Temat: Silniki indukcyjne i pierścieniowe.

Urządzenie do pomiaru ciśnienia.

DTR.ZL APLISENS PRODUKCJA PRZETWORNIKÓW CIŚNIENIA I APARATURY POMIAROWEJ INSTRUKCJA OBSŁUGI (DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA)

STANOWISKO Nr 22/14/P-VII PREZYDIUM NACZELNEJ RADY LEKARSKIEJ z dnia 6 czerwca 2014 r.

Jednostka projektowania: ILF CONSULTING ENGINEERS Polska Sp. z o. o. ul. Postępu 15 B, Warszawa

UKŁAD ROZRUCHU SILNIKÓW SPALINOWYCH

Przykłady wybranych fragmentów prac egzaminacyjnych z komentarzami Technik górnictwa podziemnego 311[15] Zadanie egzaminacyjne 1

ZASADY PRZYZNAWANIA ŚRODKÓW Z KRAJOWEGO FUNDUSZU SZKOLENIOWEGO PRZEZ POWIATOWY URZĄD PRACY W ŁASKU

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

Stopy żelaza. Stale Staliwa Żeliwa

Komentarz technik ochrony fizycznej osób i mienia 515[01]-01 Czerwiec 2009

Nowoczesna obsługa biura - 15 osób, 2. Handlowiec - doradca klienta - 15 osób, 3. Księgowość i kadry w

SYSTEM SMAROWANIA LUBETOOL

Kategoria środka technicznego

Elektryczne ogrzewanie podłogowe fakty i mity

DE-WZP JJ.3 Warszawa,

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

Gdynia: Księgowość od podstaw Numer ogłoszenia: ; data zamieszczenia: OGŁOSZENIE O ZAMÓWIENIU - usługi

Rozbudowa domu przedpogrzebowego na cmentarzu komunalnym w Bierutowie. Specyfikacja techniczna wykonania i odbioru robót budowlanych - Okna i drzwi

Udoskonalona wentylacja komory suszenia

Dobór nastaw PID regulatorów LB-760A i LB-762

PROCEDURA OCENY RYZYKA ZAWODOWEGO. w Urzędzie Gminy Mściwojów

TECHNOLOGICZNOŚĆ WYPRASEK

KARTA INFORMACYJNA PONAR PLAST HR-1600, S/N:06008 OPINIA TECHNICZNA NR 875/AB/09/2013. Wtryskarka

PL B1. POLITECHNIKA POZNAŃSKA, Poznań, PL BUP 01/11. RAFAŁ TALAR, Kościan, PL WUP 12/13

REGULAMIN WSPARCIA FINANSOWEGO CZŁONKÓW. OIPiP BĘDĄCYCH PRZEDSTAWICIELAMI USTAWOWYMI DZIECKA NIEPEŁNOSPRAWNEGO LUB PRZEWLEKLE CHOREGO

SEKCJA I: ZAMAWIAJĄCY SEKCJA II: PRZEDMIOT ZAMÓWIENIA. Zamieszczanie ogłoszenia: obowiązkowe. Ogłoszenie dotyczy: zamówienia publicznego.

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

D wysokościowych

Rozliczenia z NFZ. Ogólne założenia. Spis treści

NACZYNIE WZBIORCZE INSTRUKCJA OBSŁUGI INSTRUKCJA INSTALOWANIA

TF-Odnawialne źródła energii-wprowadzenie do ćwiczeń. Gry dydaktyczne- zastosowanie TIK

Sterowanie maszyn i urządzeń

Zamieszczanie ogłoszenia: obowiązkowe. Ogłoszenie dotyczy: zamówienia publicznego. SEKCJA I: ZAMAWIAJĄCY

WCIĄGARKI HYDRAULICZNE STOJAKI I PRZY CZEP

Szczegółowy opis przedmiotu zamówienia / Dane techniczne oferowanego sprzętu (sprawa DBA-2/240-23/2016)

Temat: Co to jest optymalizacja? Maksymalizacja objętości naczynia prostopadłościennego za pomocą arkusza kalkulacyjngo.

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 4

D TYMCZASOWE NAWIERZCHNIE Z ELEMENTÓW PREFABRYKOWANYCH

4.3. Warunki życia Katarzyna Gorczyca

Powiatowy Urząd Pracy w Katowicach. NUMER WNIOSKU Wypełnia PUP Katowice

REGULAMIN przeprowadzania okresowych ocen pracowniczych w Urzędzie Miasta Mława ROZDZIAŁ I

... (pieczęć firmowa)

WARUNKI TECHNICZNE dla dokumentacji projektowo kosztorysowej robót budowlanych projektu

WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Technologii Maszyn i Automatyzacji Produkcji. Laboratorium Obróbki ubytkowej materiałów.

ST SPECYFIKACJA TECHNICZNA ROBOTY GEODEZYJNE. Specyfikacje techniczne ST Roboty geodezyjne

Sieć komputerowa grupa komputerów lub innych urządzeo połączonych ze sobą w celu wymiany danych lub współdzielenia różnych zasobów, na przykład:

Współczesne nowoczesne budownictwo pozwala na wyrażenie indywidualnego stylu domu..

WYJAŚNIENIA. Renowację kanalizacji sanitarnej w ramach Projektu Rozbudowa i modernizacja systemu kanalizacyjnego Miasta Konina Etap II.

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

Ranking zawodów deficytowych i nadwyżkowych w powiecie strzelińskim w roku 2009

Rudniki, dnia r. Zamawiający: PPHU Drewnostyl Zenon Błaszak Rudniki Opalenica NIP ZAPYTANIE OFERTOWE

SZCZEGÓŁOWE SPECYFIKACJE TECHNICZNE SST RECYKLING

Olsztyn, dnia 30 lipca 2014 r. Poz UCHWAŁA NR LIII/329/2014 RADY GMINY JONKOWO. z dnia 26 czerwca 2014 r.

WOJEWÓDZKI KONKURS FIZYCZNY

Geomembrany z termoplastycznych tworzyw sztucznych firmy Agru

K P K P R K P R D K P R D W

Laboratorium z Konwersji Energii. Ogniwo fotowoltaiczne

SPECYFIKACJA TECHNICZNA 2. PRACE GEODEZYJNE

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

WYZNACZANIE PRZYSPIESZENIA ZIEMSKIEGO ZA POMOCĄ WAHADŁA REWERSYJNEGO I MATEMATYCZNEGO

I. 1) NAZWA I ADRES: Gmina Miasto Rzeszowa, Rynek 1, Rzeszów, woj. podkarpackie, tel , faks

W tym elemencie większość zdających nie zapisywała za pomocą równania reakcji procesu zobojętniania tlenku sodu mianowanym roztworem kwasu solnego.

INFORMATOR dotyczący wprowadzania do obrotu urządzeń elektrycznych i elektronicznych aparatury, telekomunikacyjnych urządzeń końcowych i urządzeń

Warszawa, woj. mazowieckie, tel , faks

2.Prawo zachowania masy

KRYTERIA OCENY I METODY BADAŃ ROZPRĘŻNYCH TAŚM USZCZELNIAJĄCYCH Z ELASTYCZNEJ PIANKI POLIURETANOWEJ

Adres strony internetowej, na której Zamawiający udostępnia Specyfikację Istotnych Warunków Zamówienia:

Komentarz technik dróg i mostów kolejowych 311[06]-01 Czerwiec 2009

ODPOWIEDŹ. Na uwagi Pana dr hab. inż. Piotra Niesłonego, prof. nadzw. PO z dnia r. zamieszczone w recenzji rozprawy doktorskiej pt.

II.2) CZAS TRWANIA ZAMÓWIENIA LUB TERMIN WYKONANIA: Okres w miesiącach: 7.

Krótkoterminowe planowanie finansowe na przykładzie przedsiębiorstw z branży 42

ZAPYTANIE OFERTOWE Nr 21/ZO/Zad2/NIPR/2015

SPECYFIKACJA TECHNICZNA WYKONANIA I ODBIORU ROBÓT BUDOWLANYCH ROBOTY W ZAKRESIE STOLARKI BUDOWLANEJ

Pytania i odpowiedzi oraz zmiana treści SIWZ

ZP/UR/72/2015 Rzeszów, r. Zamawiający: Uniwersytet Rzeszowski al. Rejtana 16c, Rzeszów Do: Wykonawców WYJAŚNIENIA TREŚCI SIWZ NR 1

Szkoła Podstawowa nr 1 w Sanoku. Raport z ewaluacji wewnętrznej

WYJASNIENIA I MODYFIKACJA SPECYFIKACJI ISTOTNYCH WARUNKÓW ZAMÓWIENIA

Komentarz do prac egzaminacyjnych w zawodzie technik administracji 343[01] ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJĄCEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE

Badania skuteczności działania filtrów piaskowych o przepływie pionowym z dodatkiem węgla aktywowanego w przydomowych oczyszczalniach ścieków

Transkrypt:

KOŁO NAUKOWE PROJEKTOWANIA, WYTWARZANIA I REKONSTRUKCJI WAT Opracowanie udostępnione w ramach współpracy, do użytku własnego firmy, na podstawie pracy inżynierskiej nt: Analiza wpływu parametrów procesu druku 3D w technologii Fused Filament Fabrication na właściwości wytrzymałościowe gotowego wyrobu Autor: Opiekun pracy: Przy współpracy z: inż. Karolina Kurowska mjr dr inż. Paweł Płatek inż. Patrycja Wlizło

Streszczenie: Celem niniejszej pracy jest wykonanie badań o charakterze eksperymentalnym, umożliwiających określenie kluczowych właściwości mechanicznych różnych rodzajów filamentów poprzez zmianę parametrów druku 3D. Podczas realizacji pracy zweryfikowany został wpływ następujących parametrów na właściwości wytrzymałościowe wytwarzanych modeli: prędkość elementów wykonawczych urządzenia; procent wypełnienia; geometria wypełnienia. W celu zweryfikowania wpływu parametrów procesu druku 3D przeprowadzono następujące badania: ocena jakości druku w tym ocena jakości powierzchni i dokładności wykonania, określenie odchyłek wymiarowych wydrukowanych modeli; statyczna próba rozciągania (badanie statyczne) wykonana na maszynie MTS Criterion (należącej do wyposażenia Zakładu Wspomagania, Projektowania, Wytwarzania i Eksploatacji) w celu wyznaczenia maksymalnego naprężenia rozciągającego w funkcji odkształcenia, powodującego zerwanie próbki; próba udarności (badanie dynamiczne) wykorzystując próbkę z karbem w kształcie litery V, wykonana z wykorzystaniemstanowiska laboratoryjnego młota Charpy ego w celu określenia energii użytej do złamania próbki podczas jednego uderzenia. Badaniom poddane zostały materiały: PLA; ABS; Bronzefill; Copperfill.

Wprowadzenie: Analizując współczesne trendy rozwojowe w dziedzinie addytywnych technik wytwarzania, obserwuje się dynamiczny rozwój metody FFF Fused Filament Fabrication, jako jednej z bardziej popularnych technik szybkiego prototypowania. Metoda FFF polega na osadzaniu kolejnych warstw półpłynnego tworzywa termoplastycznego na powierzchni stołu roboczego drukarki za pomocą specjalnie przystosowanej dyszy drukującej. Tworzywo sztuczne jest doprowadzane do głowicy, poruszającej się w osiach X i Y, wewnątrz której zostaje ono podgrzane do temperatury powodującej zmianę konsystencji, a każda warstwa materiału łączy się z uprzednio osadzoną. Z uwagi na swoją specyfikę, przy drukowaniu modeli posiadających tzw. nawisy geometryczne, poza użyciem właściwego filamentu, konieczne jest generowanie podpór (supportów), które są następnie usuwane 1. Metoda FFF stosowana jest w wysoce zaawansowanych urządzeniach służących do szybkiego prototypowania (produkty firmy Stratasys) jak również w rozwiązaniach amatorskich typu RepRap, które rozwijają się bardzo dynamicznie w przeciągu ostatniej dekady i zyskują szeroką rzeszę użytkowników z uwagi na niski koszt zakupu urządzeń oraz materiałów eksploatacyjnych niezbędnych do ich działania. Szeroka gama wprowadzanych na rynek filamentów pozwala użytkownikom na coraz to bardziej innowacyjne, nie tylko prototypowe, wydruki. Obecnie na rynku dostępna jest szeroka gama materiałów (tzw. filamentów) w postaci włókna nawiniętego na szpulę, charakteryzującego się dwoma standardowymi wymiarami średnic 1.75 oraz 3 mm, dedykowanych do tego typu urządzeń. Poza typowymi materiałami tj. PLA polilaktyd (kwas mlekowy), ABS - akrylonitrylo butadieno styren, dostępne są materiały kompozytowe stanowiące mieszaninę tworzywa sztucznego i gatunków drewna, miedzi czy brązu. Niestety, większość krajowych dystrybutorów nie udostępnia informacji na temat właściwości mechanicznych poszczególnych rodzajów materiałów. Optymalne parametry procesu druku 3D użytkownik najczęściej zmuszony jest określić sam na podstawie własnych badań, które są czasochłonne i wymagają dużego nakładu pracy. W przeprowadzonej ankiecie, wśród użytkowników drukarek oraz laików zaobserwowano, iż zdecydowanej większości respondentów (79.8%) po wytworzeniu za pomocą druku 3D obiektu najbardziej zależy na tym, aby charakteryzował on się wysokimi parametrami wytrzymałościowymi. Stąd zauważono silną potrzebę przeprowadzenia tego typu doświadczeń. 1 Rufe, Philip D., Fundamentals of Manufacturing, Society of Manufacturing Engineers (SME), 13, s. 169.

Celem niniejszej pracy jest wykonanie badań o charakterze eksperymentalnym, umożliwiających określenie kluczowych właściwości mechanicznych różnych rodzajów filamentów poprzez zmianę parametrów druku 3D. Podczas realizacji pracy zweryfikowany został wpływ następujących parametrów na właściwości wytrzymałościowe wytwarzanych modeli: prędkość elementów wykonawczych urządzenia; procent wypełnienia; geometria wypełnienia. Poniżej w tabeli przedstawiono przyjęte do badań parametry robocze oraz geometrie wypełnienia (tab. 1, tab.). Tab.1 Parametry robocze wykorzystane w celu badań Parametry Temperatura Wypełnienie: robocze głowicy: 1% PLA 1 C 1% ABS 35 C Bronzefill 1 C Copperfill 1 C Prędkość: 6 mm/s 9 mm/s 1 mm/s Tab. Geometrie wypełnienia próbek przyjęte do badań Geometrie wypełnienia Octagonal

Wyniki badań: 1. Ocena jakości wydruku Pierwszym rodzajem podjętych badań eksperymentalnych była ocena jakości próbek. W tym celu każda kształtka po wytworzeniu została oceniona pod względem jakości powierzchni oraz zmierzona, aby określić odchyłki wymiarowe elementów: w przypadku próbek do statycznej próby rozciągania mierzonymi wartościami była długość, szerokość oraz grubość odcinka pomiarowego kształtek; w przypadku próbek do badania udarności mierzonymi wartościami była szerokość i grubość kształtki w miejscu karbu. Ocena ta umożliwia analizę wpływu parametrów roboczych drukarki 3D na wygląd i dokładność wymiarową drukowanych obiektów. Kompletne zestawienie wyników badania zostało dołączone jako Załącznik 1 do pracy.. Statyczna próba rozciągania Kolejnym rodzajem badań eksperymentalnych podjętych celem określenia właściwości wytrzymałościowych wybranych filamentów była statyczna próba rozciągania. Statyczna próba rozciągania jest podstawowym badaniem, mającym zastosowanie w technice, pozwalającym na określenie standardowych właściwości mechanicznych materiału. Próba polega na osiowym rozciąganiu próbek o ściśle określonych wymiarach i kształtach w uchwytach maszyny wytrzymałościowej. Wymiary próbek zostały dobrane zgodnie z normą ISO 57-1, określającą dopuszczalne wymiary wykonanych z tworzyw sztucznych próbek, w których wyodrębnić można część pomiarową poddawaną sile rozciągającej oraz część chwytową umożliwiającą zamocowanie próbki w maszynie..1. PLA Poniżej przedstawiono w postaci wykresów wyniki statycznej próby rozciągania wykonanej dla materiału PLA (wyk. 1,) z następującymi parametrami roboczymi: temperatura głowicy 1 C gęstość wypełnienia 1% prędkość druku: 6,9,1 [mm/s] grubość drukowanej warstwy, [mm]

Naprężenie [MPa] Naprężenie [MPa] 45 4 35 3 5 15 1 5 PLA o prostej geometrii wypełnienia i prędkości elementów roboczych Fr=5%, 75%, 1%,1,,3,4,5,6,7,8,9,1,11 Fr=5% Fr=75% Fr=1% Wyk. 1. Wykres przedstawiający naprężenie w funkcji odkształcenia dla materiału PLA o wypełnieniu straight i prędkości druku 5% (6mm/s), 75% (9mm/s), 1% (1mm/s) PLA o oktagonalej geometrii wypełnienia i prędkości elementów roboczych Fr=5%, 75%, 1% 45 4 35 3 5 15 1 5,1,,3,4,5,6,7,8,9,1 Fr=5% Fr=75% Fr=1% Wyk.. Wykres przedstawiający naprężenie w funkcji odkształcenia dla materiału PLA o wypełnieniu octagonal i prędkości druku 5% (6mm/s), 75% (9mm/s), 1% (1mm/s)

Naprężenie [MPa] Dla próbek o ośmiokątnej geometrii wypełnienia i prędkości druku 9[mm/s] wyznaczono następujące parametry: wytrzymałość na rozciąganie Rm = Fm = 4 [MPa]; (.1.1) S umowna granica sprężystości R,5 = F,5 S = 7 [MPa]; (.1.) umowna granica plastyczności R, = F, S = 35 [MPa]; (.1.3) wydłużenie procentowe po zerwaniu A = l u l l 1% =,6 %; (.1.4) przewężenie procentowe Z = S S u S 1% =,4%. (.1.5).. ABS 8 6 4 18 16 14 1 1 8 6 4 ABS o oktagonalnej geometrii wypełnienia i prędkości elementów roboczych Fr=5%, 75%, 1%,1,,3,4,5,6,7,8,9,1 Fr=5% Fr=75% Wyk. 3. Wykres przedstawiający naprężenie w funkcji odkształcenia dla materiału ABS o wypełnieniu octagonal i prędkości druku 5% (6mm/s), 75% (9mm/s) Dane wynikające z obliczeń i analizy wykresów dla oktagonalnej geometrii wypełnienia i prędkości elementów roboczych równej 9[mm/s]: wytrzymałość na rozciąganie Rm = Fm = 5, [MPa] (..1) S umowna granica sprężystości R,5 = F,5 S = 15 [MPa]; (..) umowna granica plastyczności R, = F, S = [MPa]; (..3) wydłużenie procentowe po zerwaniu A = l u l l 1% =,1 % (..4) przewężenie procentowe Z = S S u S 1% = 17,7% (..5)

Naprężenie [MPa] Poniżej przedstawiono rysunki w postaci wykresu porównawczego statycznej próby rozciągania dla materiału PLA i ABS o oktagonalnej geometrii wypełnienia i prędkości druku 9 mm/s (wyk. 4). 45 PLA, ABS o oktagonalej geometrii wypełnienia i prędkości elementów roboczych Fr=75% 4 35 3 5 15 ABS ABS ABS PLA PLA 1 5 PLA,1,,3,4,5,6,7,8,9,1 Wyk. 4. Wykres porównawczy przedstawiający naprężenie w funkcji odkształcenia dla materiału ABS i PLA o wypełnieniu octagonal i prędkości druku 75%

Naprężenie [MPa] Naprężenie [MPa].3. Bronzefill 1 Bronzefill o prostej geometrii wypełnienia i prędkości elementów roboczych Fr=5%, 75%, 1% 8 6 4 Fr=5% Fr=75% Fr=1%,,4,6,8,1 Wyk. 5. Wykres przedstawiający naprężenie w funkcji odkształcenia dla materiału Bronzefill o wypełnieniu straight i prędkości druku 5% (6mm/s), 75% (9mm/s), 1% (1mm/s) 1 Bronzefill o hexagonalnej geometrii wypełnienia i prędkości elementów roboczych Fr=5%, 75%, 1% 8 6 4 Fr=5% Fr=75% Fr=1%,,4,6,8,1 Wyk. 6. Wykres przedstawiający naprężenie w funkcji odkształcenia dla materiału Bronzefill o wypełnieniu hexagonal i prędkości druku 5% (6mm/s), 75% (9mm/s), 1% (1mm/s)

Naprężenie [MPa] Naprężenie [MPa] Bronzefill o pełnej, prostej, hexagonalnej geometrii wypełnienia i prędkości elementów roboczych Fr=5% 18 16 14 1 1 8 6 4 Full Hexagonal Straight,,4,6,8,1,1 Wyk. 7. Wykres porównawczy przedstawiający naprężenie w funkcji wydłużenia dla materiału Bronzefill 18 16 14 o wypełnieniu pełnym, straight, hexagonal i prędkości druku 5% Bronzefill o pełnej, prostej, hexagonalnej geometrii wypełnienia i prędkości elementów roboczych Fr=75% 1 1 8 6 4,,4,6,8,1 Full Hexagonal Straight Wyk. 8. Wykres porównawczy przedstawiający naprężenie w funkcji wydłużenia dla materiału Bronzefill o wypełnieniu pełnym, straight, hexagonal i prędkości druku 75%

Naprężenie [MPa] Dane wynikające z obliczeń i analizy wykresów dla hexagonalnej geometrii wypełnienia i prędkości elementów roboczych równej 9[mm/s]: wytrzymałość na rozciąganie Rm = Fm = 8,3 [MPa] (.3.1) S umowna granica sprężystości R,5 = F,5 S = 7,5 [MPa]; (.3.) umowna granica plastyczności R, = F, S = 7,8 [MPa]; (.3.3) wydłużenie procentowe po zerwaniu A = l u l l 1% =,4 % (.3.4) przewężenie procentowe Z = S S u S 1% =,5% (.3.5).4. Copperfill Copperfill o prostej geometrii wypełnienia i prędkości elementów roboczych Fr=5%, 75%, 1% 1 8 6 4 Fr=5% Fr=75% Fr=1%,,4,6,8,1 Wyk. 9. Wykres przedstawiający naprężenie w funkcji odkształcenia dla materiału Copperfill o wypełnieniu straight i prędkości druku 5% (6mm/s), 75% (9mm/s), 1% (1mm/s)

Naprężenie [MPa] Naprężenie [MPa] Copperfill o hexagonalnej geometrii wypełnienia i prędkości elementów roboczych Fr=5%, 75%, 1% 1 8 6 4 Fr=5% Fr=75% Fr=1%,,4,6,8,1 Wyk. 1. Wykres przedstawiający naprężenie w funkcji odkształcenia dla materiału Copperfill o wypełnieniu hexagonal i prędkości druku 5% (6mm/s), 75% (9mm/s), 1% (1mm/s) 18 16 14 Copperfill o pełnej, prostej, hexagonalnej geometrii wypełnienia i prędkości elementów roboczych Fr=5% 1 1 8 6 4,,4,6,8,1,1,14,16,18, Full Hexagonal Straight Wyk. 11. Wykres porównawczy przedstawiający naprężenie w funkcji wydłużenia dla materiału Copperfill o wypełnieniu pełnym, straight, hexagonal i prędkości druku 5%

Naprężenie [MPa] Copperfill o pełnej, prostej, hexagonalnej geometrii wypełnienia i prędkości elementów roboczych Fr=75% 18 16 14 1 1 8 6 4,,4,6,8,1,1 Full Hexagonal Straight Wyk. 1. Wykres porównawczy przedstawiający naprężenie w funkcji wydłużenia dla materiału Copperfill o wypełnieniu pełnym, straight, hexagonal i prędkości druku 75% Dane wynikające z obliczeń i analizy wykresów dla hexagonalnej geometrii wypełnienia i prędkości elementów roboczych równej 9[mm/s]: wytrzymałość na rozciąganie Rm = Fm = 5,9 [MPa] (.4.1) S umowna granica sprężystości R,5 = F,5 S = 5, [MPa]; (.4.) umowna granica plastyczności R, = F, S = 5,5 [MPa]; (.4.3) wydłużenie procentowe po zerwaniu A = l u l l 1% =,5 % (.4.4) przewężenie procentowe Z = S S u S 1% = 18,9% (.4.5)

3. Badanie udarności Wyniki wykonanych obliczeń miary udarności dla kształtek o oktagonalnej geometrii wypełnienia i prędkości elementów roboczych 9mm/s: dla materiału PLA: KC = K S J =,8 [ cm] (3.1) dla materiału ABS: KC = K S J = 4,1 [ cm] (3.) dla materiału Bronzefill: KC = K S J =,7 [ cm] (3.3) dla materiału Copperfill: KC = K S J =,7 [ cm] (3.4) 4. Opracowanie zbiorczych wyników analizy i wnioski Podsumowując, za pomocą przeprowadzonych badań eksperymentalnych i analizy uzyskanych wyników można stwierdzić, że : dokładność wykonywanych modeli z użyciem technologii druku FFF zależy od: o grubości pierwszej warstwy nakładanej przez dyszę; o ilości wykonanych obrysów drukowanego elementu; o kalibracji maszyny; o doboru odpowiednich parametrów (głównie prędkości elementów wykonawczych) do wielkości drukowanego obiektu; o dokładności wykorzystanej maszyny (wynikającej ze specyfikacji urządzenia); w celu uzyskania jak największej dokładności i estetyki drukowanego obiektu zaleca się stosowanie małej prędkości elementów roboczych (max. 6[mm/s]); optymalnymi parametrami roboczymi procesu druku stwierdzono oktagonalną geometrię wypełnienia i prędkość druku równą 9 [mm/s]; pełne wypełnienie charakteryzuje się około dwukrotnie większą wytrzymałością; wraz ze wzrostem prędkości druku maleją właściwości wytrzymałościowe wytwarzanego elementu; materiałem charakteryzującym się największą wytrzymałością na rozciąganie jest PLA; materiałem charakteryzującym się największą odpornością na pękanie przy obciążeniu dynamicznym jest ABS; filamenty Bronzefill i Copperfill charakteryzują się niższymi właściwościami wytrzymałościowymi, na co na pewno ma wpływ zawartość dodatków materiałowych.

Poniżej przedstawiono zbiorcze wyniki przeprowadzonych eksperymentalnych badań wytrzymałościowych w zakresie statycznym i dynamicznym (wyk. 13,14,15,16,17,18,). Wytrzymałość na rozciąganie Wypełnienie straight 4 35 3 5 15 straight Fr5% straight Fr75% straight Fr1% 1 5 PLA BRONZEFILL COPPERFILL Wyk. 13. Zbiorczy wynik statycznej próby rozciągania dla prostej geometrii wypełnienia Wytrzymałość na rozciąganie Wypełnienie octagonal/hexagonal 45 4 35 3 5 15 octagonal Fr5% octagonal Fr75% octagonal Fr1% 1 5 PLA ABS BRONZEFILL COPPERFILL Wyk. 14. Zbiorczy wynik statycznej próby rozciągania dla oktagonalej/hexagonalnej geometrii wypełnienia

Wytrzymałość na rozciąganie Wypełnienie pełne 18 16 14 1 full Fr5% 1 full Fr74% 8 6 4 BRONZEFILL COPPERFILL Wyk. 15. Zbiorczy wynik statycznej próby rozciągania dla pełnego wypełnienia Praca potrzebna do udarnościowego złamania próbki Wypełnienie straight 3,5 3,5 1,5 1 straight Fr5% straight Fr75% straight Fr1%,5 PLA ABS BRONZEFILL COPPERFILL Wyk. 16. Zbiorczy wynik próby udarności dla prostej geometrii wypełnienia

Praca potrzebna do udarnościowego złamania próbki Wypełnienie octagonal/hexagonal 3,5 3,5 1,5 1,5 PLA ABS BRONZEFILL COPPERFILL octagonal Fr5% octagonal Fr75% octagonal Fr1% Wyk. 17. Zbiorczy wynik próby udarności dla oktagonalnej/hexagonalnej geometrii wypełnienia Praca potrzebna do udarnościowego złamania próbki Wypełnienie pełne,8,6,4 full Fr5% full Fr75%, BRONZEFILL COPPERFILL Wyk. 18. Zbiorczy wynik próby udarności dla pełnego wypełnienia

Załącznik 1 Zestawienie oceny jakości druku kształtek (jakości powierzchni i dokładności wykonania) wykonanych do statycznej próby rozciągania zgodnie z przyjętymi parametrami druku (tab.1) Tab. 1. Zestawienie oceny jakości wydruku Materiał Parametry druku Ocena jakości PLA procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 5 % geometria wypełnienia - octagonal PLA procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 5 % geometria wypełnienia - straight PLA procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 75 % geometria wypełnienia - octagonal PLA procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 75 % geometria wypełnienia - straight PLA procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 1 % geometria wypełnienia - octagonal PLA procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 1 % geometria wypełnienia - straight pomiarowego wynosi,4-,5 mm pomiarowym wynosi,3-,5 mm pomiarowego wynosi,4 mm pomiarowym wynosi,-,5 mm pomiarowego wynosi,4-,5 mm pomiarowym wynosi,3-,4 mm pomiarowego wynosi,4-,5 mm pomiarowym wynosi,4-,5 mm pomiarowego wynosi,4-,5 mm pomiarowym wynosi,3-,5 mm pomiarowego wynosi,3-,6 mm pomiarowym wynosi,1-, mm

Materiał Parametry druku Ocena jakości ABS procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 5 % geometria wypełnienia - octagonal ABS procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 75 % geometria wypełnienia - octagonal Bronzefill procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 5 % geometria wypełnienia - hexagonal Bronzefill procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 5 % geometria wypełnienia - straight Bronzefill procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 75 % geometria wypełnienia - hexagonal Bronzefill procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 75 % geometria wypełnienia - straight Bronzefill procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 1 % geometria wypełnienia - hexagonal próbka estetyczna, mniej gładka pomiarowego wynosi,3-,6 mm pomiarowym wynosi,1-, mm próbka estetyczna, mniej gładka pomiarowego wynosi,4-,6 mm pomiarowym wynosi,1 mm pomiarowego wynosi,-,9 mm pomiarowym wynosi,13-, mm pomiarowego wynosi,-,5 mm pomiarowym wynosi,17-, mm pomiarowego wynosi,-,9 mm pomiarowym wynosi,17-, mm pomiarowego wynosi,17-,5 mm pomiarowym wynosi,15-, mm próbka estetyczna, mniej gładka, widoczne warstwy wierzchniej pomiarowego wynosi,11-,8 mm pomiarowym wynosi,1-,5 mm

Materiał Parametry druku Ocena jakości Bronzefill procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 1 % geometria wypełnienia - straight Bronzefill procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 5 % Bronzefill procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 75 % Copperfill procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 5 % geometria wypełnienia - hexagonal Copperfill procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 5 % geometria wypełnienia - straight Copperfill procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 75 % geometria wypełnienia - hexagonal Copperfill procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 75 % geometria wypełnienia - straight próbka estetyczna, mniej gładka, widoczne warstwy wierzchniej pomiarowego wynosi,1-,6 mm pomiarowym wynosi,11-,19 mm pomiarowego wynosi,34 mm pomiarowym wynosi,3 mm pomiarowego wynosi,4 mm pomiarowym wynosi,3 mm pomiarowego wynosi,19-,8 mm pomiarowym wynosi,17-,4 mm pomiarowego wynosi,-,8 mm pomiarowym wynosi,8-,17 mm pomiarowego wynosi,-,3 mm pomiarowym wynosi,18-,3 mm pomiarowego wynosi,1-,8 mm pomiarowym wynosi,17-,4 mm

Materiał Parametry druku Ocena jakości Copperfill procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 1 % geometria wypełnienia - hexagonal Copperfill procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 1 % geometria wypełnienia - straight Copperfill procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 5 % Copperfill procent wypełnienia = 1% prędkość elementów wykonawczych Fr = 75 % próbka estetyczna, mniej gładka, widoczne warstwy wierzchniej pomiarowego wynosi,19-,8 mm pomiarowym wynosi,3-,31 mm próbka estetyczna, mniej gładka, widoczne warstwy wierzchniej pomiarowego wynosi,17-,19 mm pomiarowym wynosi,1-,18 mm pomiarowego wynosi,1 mm pomiarowym wynosi,16 mm pomiarowego wynosi, mm pomiarowym wynosi,3 mm