عبدالواحد کمی

تولید قطعات کامپوزیتی پایه پلیمری تقویت شده با الیاف طبیعی به روش مدل سازی رسوب ذوبی (لینک ایرانداک)

چکیده:

روش مدل سازی رسوب ذوبی یکی از روش‌هایی است که اخیرا برای تولید کامپوزیت‌های زمینه پلیمری تقویت شده با الیاف توسعه پیدا کرده است. برای ساخت این کامپوزیت‌ها معمولا از الیاف کربن و شیشه استفاده می‌شود اما به دلیل عدم بازیافت این الیاف، استفاده از الیاف طبیعی مورد توجه قرار گرفته است. از مزیت‌های استفاده از الیاف طبیعی به عنوان تقویت کننده ماتریس می‌توان به کاهش هزینه تولید، کاهش پسماندهای تولید شده، بهبود خواص مکانیکی، کاهش چگالی قطعه تولید شده و تجدید پذیر بودن این مواد اشاره کرد. در این پژوهش پس از مطالعه تحقیقات پیشین، اثر پارامتر‌های چاپ بر خواص مکانیکی قطعات کامپوزیتی تقویت شده با الیاف طبیعی مورد بررسی قرار گرفت و سه پارامتر ضخامت لایه، سرعت چاپ و درصد پرشدن به عنوان پارامتر‌های متغیر انتخاب شدند. پس از آن طراحی آزمایش توسط نرم افزار Design Expert انجام شد. سپس فیلامنت کامپوزیتی متشکل از ماتریس PLA و الیاف تقویت کننده پودر پوسته نارگیل توسط دستگاه اکسترودر آزمایشگاهی ساخته شد و پس از آن نمونه‌ها چاپ شده و مورد آزمون کشش قرار گرفتند. طبق نتایج بدست آمده از آزمون کشش و تحلیل و بررسی آن‌ها به روش سطح پاسخ RSM، مشخص شد که پارامتر‌های سرعت چاپ و درصد پرشدن به ترتیب بیشترین تاثیر را بر استحکام کششی نمونه‌های چاپ شده داشته است. ولی پارامتر ضخامت لایه تاثیر چندانی بر استحکام کششی نمونه‌ها ندارد. بیشترین استحکام کششی نیز مربوط به نمونه با شرایط چاپ ضخامت لایه 2/0 میلیمتر، سرعت چاپ 30 میلیمتر بر ثانیه و درصد پر شدن 100 درصد است که برابر 1/25 مگاپاسکال می‌باشد. سپس برای صحت سنجی نتایج حاصل از آزمون کشش، سه تکرار برای نمونه با پارامتر‌های چاپ میانی انجام شد و نتایج آن با نمونه چاپ شده توسط فیلامنت PLA خالص با پارامتر‌های چاپ یکسان مقایسه شده و پس از آن با چندین مقاله مرتبط مقایسه شد. در نهایت از مقطع شکست چند نمونه تصویر برداری SEM انجام شد و پس از بررسی تصاویر مشخص شد که وجود ذرات پودر پوسته نارگیل در ماتریس PLA سبب تشکیل حفره درون نمونه‌ها شده و باعث شکست ترد و زودرس نمونه‌ها می‌شود.