Влияние отжига на ударопрочность деталей машин, изготовленных по технологии 3D-печати из полилактида

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование. Технология 3D-печати стремительно развивается, предоставляя возможности для изготовления деталей с заданными свойствами. Однако, механические характеристики материалов, полученных методом 3D-печати, зачастую не соответствуют требованиям для различных приложений, например, сельскохозяйственных машин. Повышение ударной вязкости материалов, получаемых методом 3D-печати, является актуальной задачей для расширения их применения.

Цель работы — исследование влияния термообработки (отжига) и параметров 3D-печати (толщина слоя, процент заполнения) на ударную вязкость образцов из полилактида (PLA).

Методы. Проведено экспериментальное исследование с использованием образцов PLA, изготовленных методом 3D-печати с варьируемыми параметрами: толщина слоя (0,15 мм, 0,20 мм, 0,25 мм) и процент заполнения (50%, 75%, 100%). Образцы подвергались отжигу при температуре 80°C в течение 2 часов. Ударная вязкость определялась по методу Шарпи с помощью стандартного испытательного оборудования.

Результаты. В исследование было включено 27 образцов PLA. Отжиг существенно повысил ударную вязкость всех образцов. Наблюдалась зависимость ударной вязкости от толщины слоя и процента заполнения. Максимальное значение ударной вязкости (2,58 ± 0,12 Дж/см²) достигнуто при толщине слоя 0,15 мм и 100%-ном заполнении. Статистический анализ результатов, выполненный с использованием ANOVA (p < 0,001), показал значимое влияние всех факторов на ударную вязкость.

Заключение. Полученные результаты демонстрируют, что отжиг и оптимизация параметров 3D-печати (толщина слоя, процент заполнения) позволяют повысить ударную вязкость материалов, полученных методом 3D-печати из PLA. Оптимальные параметры, достигнутые в данном исследовании, могут быть использованы для разработки деталей сельскохозяйственных машин с улучшенными механическими свойствами.

Об авторах

Василиса-Анастасия Васильевна Бадакова

Государственный университет управления; Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)

Email: Vasilisk754@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-1990-6526
SPIN-код: 1390-4338

аспирант кафедры «Управление промышленными организациями», специалист лаборатории реверсивного инжиниринга

Россия, Москва; Москва

Дмитрий Сергеевич Талдыкин

Государственный университет управления; Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)

Автор, ответственный за переписку.
Email: dima.dima.taldykin@mail.ru
ORCID iD: 0009-0008-5071-426X
SPIN-код: 2271-8386

студент Конструкторско-механического факультета, лаборант кафедры «Детали машин и теория механизмов»

Россия, Москва; Москва

Максим Геннадьевич Плетнёв

Государственный университет управления; Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)

Email: pletnevmg@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1917-0782
SPIN-код: 9468-7240

аспирант кафедры «Управление промышленными организациями», старший научный сотрудник УНИР

Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Yurova EI, Shchetkina EE. Investigation of the characteristics of PLA plastic parts obtained by 3D printing for impact strength. In: Science and youth: Materials of the XX All-Russian Scientific and Technical Conference of Students, Postgraduate Students and Young Scientists, Barnaul, April 17–21, 2023. Barnaul: Altai State Technical University named after I.I. Polzunov; 2023;1(1):102–104. (In Russ.) EDN: QZXRLP
  2. Kovalenko AE, Urban VA, Bikbaev SF. Testing samples of PLA plastic and ABS plastic for compressive strength. In: Improvement of engineering and technical support of agricultural processes in the agro-industrial complex: materials of the international scientific and practical conference, Orenburg, May 29, 2015. Orenburg: Orenburg State Agrarian University; 2015:111–112. (In Russ.) EDN: VIHGVV
  3. Balashov AV, Markova MI. Study of the structure and properties of products obtained by 3D printing. Engineering Bulletin of the Don. 2019;1(52):66. (In Russ.) EDN: LSMZMB
  4. Kablov VF, Sinkov AV. Additive technologies in the production of polymer products. Volzhsky: Volgograd State Technical University; 2018. (In Russ.) EDN XPADGP
  5. Basalgin MV. Compression test of PLA plastic samples for 3D printing of mechanism parts. In: Scientific works of students of the Izhevsk State Agricultural Academy: Collection of articles. Izhevsk: Izhevsk State Agricultural Academy; 2022;1(14):2139–2144. EDN: CVDXQK
  6. Gumennikov DV. Study of the bending strength of PLA plastic samples for 3D printing of mechanism parts. In: Scientific works of students of the Izhevsk State Agricultural Academy: Collection of articles. Izhevsk: Udmurt State Agrarian University; 2022;2(15):675–679. (In Russ.) EDN: VIOQDG
  7. Ziomkovskaya PE, Gryaznov AO. Determination of the modulus of elasticity of ABS and PLA plastics used in 3D printing technologies. In: Scientific research and development of students: Proceedings of the IV International Student Scientific and Practical Conference, Cheboksary, June 29, 2017. Cheboksary: LLC “Scientific Cooperation Center “Interactive Plus”; 2017:166–169. (In Russ.) EDN: YZEJON
  8. Stepanov KI, Alekseev DA. Investigation of the impact strength of PLA plastic for 3D printing of detail models. In: Scientific works of students of the Izhevsk State Agricultural Academy: Collection of articles. Izhevsk: Udmurt State Agrarian University; 2023;1(16):1353–1359. (In Russ.) EDN: FYTTEO
  9. Chuvaev IA, Gabel’chenko NI. Thermal treatment of 3D printed plastic products. International Research Journal. 2019;6–1(84):70–75. (In Russ.) doi: 10.23670/IRJ.2019.84.6.014 EDN: ZTOZML
  10. Nazarevich SA, Sviridenko AV. Research of temperature modes of PLA plastic filamentation during prototyping. Innovative Instrumentation. 2023;2(4):51–55. (In Russ.) doi: 10.31799/2949-0693-2023-4-51-55 EDN: JMBSUC

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Образцы, использованные для экспериментов: a — электронная модель образца, b — фото натурных образцов, подвергнутых отжигу.

Скачать (210KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Печь, используемая для термообработки.

Скачать (80KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Машина для ударных испытаний.

Скачать (72KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сравнительные значения поглощённой энергии удара, полученные для отожжённых образцов.

Скачать (186KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Процентное изменение поглощённой энергии удара после отжига.

Скачать (190KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Влияние параметров печати на поглощённую энергию удара для образцов без термообработки.

Скачать (126KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Влияние параметров печати на поглощённую энергию удара для отожжённых образцов.

Скачать (118KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».