تاثیر چسبندگی بین لایه ای در پیش بینی شکست خستگی قطعات ساخته شده با پرینت سه بعدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه طراحی کاربردی، دانشکده مکانیک، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل

2 گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

10.22034/ijme.2024.434383.1906

چکیده

امروزه استفاده از تولید افزودنی یا به عبارتی پرینت سه‌بعدی در صنایع مختلف از جمله حوزه پزشکی رشد چشمگیری داشته است که از به‌روز‌ترین کاربرد‌های آن در این حوزه تولید ایمپلنت‌های بین مهره‌ای می‌باشد. نظر به تاثیر بسیار زیاد چسبندگی بین لایه ای در عمر نهایی قطعات ساخته شده به روش پرینت سه بعدی، در این مطالعه، با استفاده از تحلیل اجزا محدود برای پیش‌بینی شکست خستگی در ایمپلنت مهره پایین کمر ساخته شده توسط پرینتر سه‌بعدی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا با استفاده از روش مدلسازی رسوب ذوب شده چندین نمونه قطعات استاندارد تست کشش و مهره پایین کمر ساخته شده است و آزمایشهای استحکام مکانیکی انجام میگردد. ماده مورد استفاده شده جهت انجام این تحقیق، ماده اولیه پلی لاکتیک اسید می باشد که با این ماده در دو راستای افقی و عمودی قطعات نمونه استاندارد کشش و خستگی با مشخصات ضخامت لایه 3/0 میلیمتر، قطر نازل 4/0 میلیمتر ، زاویه پرینت 45-/45 و سرعت ساخت 20 میلی‌متر بر ثانیه پرینت شده اند. نتایج بدست امده نشان می دهد که راستای پرینت قطعات بسیار در عمر خستگی قطعات موثر بوده و مدل اجزای محدود مورد استفاده با دقت قابل قبولی عمر خستگی قطعات را پیش بینی می کند

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The effect of interlayer adhesion in predicting fatigue failure of 3D printed parts

نویسندگان [English]

  • Ehsan Amini 1
  • Alireza Fathi 2
  • Alimohammad Baghestani 1
1 Department of Applied Design, Faculty of Mechanics, Noshirvani University of Technology, Babol
2 Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad
چکیده [English]

Today, the use of additive manufacturing has grown significantly in various industries, including the medical field, and one of its most recent applications in this field is the production of lumbar fusion cage implants. Considering the high impact of interlayer adhesion on the final life of parts made by 3D printing method, in this study, using finite element analysis to predict fatigue failure in lower back vertebra implants made by 3D printing has been studied. In this regard, using the fused deposition modeling (FDM) method, several samples of standard tensile test parts and lower back vertebrae have been made, and mechanical strength tests have been performed. The material used to carry out this research is polylactic acid, with this material, in both horizontal and vertical directions, the standard tensile and fatigue samples with the characteristics of layer thickness of 0.3 mm, nozzle diameter of 0.4 mm, print angle 45/45 and the production speed of 20 mm/s have been printed. The obtained results show that the printing alignment of the parts is very effective in the fatigue life of the parts and the finite element model predicts the fatigue life of the parts with acceptable accuracy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fatigue Failure
  • Body Implant
  • 3D-Printing
  • Fused deposition modeling (FDM)
  • Finite Elements