کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5020067 1369646 2016 26 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Quantifying effects of material extrusion additive manufacturing process on mechanical properties of lattice structures using as-fabricated voxel modeling
ترجمه فارسی عنوان
اثرات کوانتومی فرآیند تولید افزودنی اکستروژن مواد بر خواص مکانیکی ساختارهای شبکه با استفاده از مدل سازی واکسل
کلمات کلیدی
تولید افزودنی اکستروژن مواد، ساختار شبکه مدل وکسل تولید شده به عنوان ساخته شده، گام پله، فضای خالی و هوا، روش ارزیابی اموال مکانیکی،
ترجمه چکیده
در طول فرایندهای تولید افزودنی، هندسه بخشی تقریبی است، زیرا لایه با روش رسوب لایه می تواند بی نظمی های پله ای بین لایه ها ایجاد کند. علاوه بر این، از آنجا که رشته های با اندازه محدود در فرایند اکستروژن مواد ذخیره می شوند، شکاف های هوا در میان رشته ها تولید می شود. این منجر به اشتباهات هندسی در قطعات افزودنی تولیدی و تضعیف خواص مکانیکی قطعات مانند مدول الاستیسیته و استحکام براساس برش و استراتژی های رسوب مواد می شود. خطاهای هندسی که در طول فرآیند تولید بوجود می آیند، تأثیر خاصی بر ساختار شبکه های ساخت یافته دارند که شامل یک شبکه از ستون های کوچک می باشد، زیرا آنها دارای سطوح محدودی هستند که باید در حین ساخت تقریبا مشابه باشند. علاوه بر این، از آنجا که اشیاء در ساختارهای شبکه به طور کلی کوچک هستند، حفره ها در میان فیبرها خواص مکانیکی سازه ها را بطور قابل توجهی حتی اگر کوچک باشند نیز تحت تاثیر قرار می دهند. برای جلوگیری از تخریب اموال، لازم است این پدیده ها را در طراحی ساختار شبکه ای مورد توجه قرار دهیم. در این مقاله، یک روش مدل سازی به صورت ساختاری برای یک فرایند اکستروژن مواد ارائه شده است، برای استفاده در مدل سازی و ارزیابی اثرات تخریب هندسی بر ساختارهای شبکه های ساخته شده افزودنی ارائه شده است. این روش یک تکنیک مدل سازی مبتنی بر واکسل را در نظر می گیرد تا مراحل پله و مسیر رسوب را در هر لایه در نظر بگیرد. با استفاده از روش پیشنهادی، مدل های عددی برای ارزیابی خواص مکانیکی تولید می شوند. خواص مکانیکی تخمینی با استفاده از رویکرد مدل سازی واکسل ساخته شده با نتایج تجربی مقایسه شده است. اثرات گام پله و پدیده مسیر رسوب بر خواص مکانیکی به صورت کوانتومی و مطابقت خوبی با آزمایشات، به ویژه برای مدول الاستیک، نشان داده شده است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مهندسی صنعتی و تولید
پیش نمایش مقاله
اثرات کوانتومی فرآیند تولید افزودنی اکستروژن مواد بر خواص مکانیکی ساختارهای شبکه با استفاده از مدل سازی واکسل
چکیده انگلیسی
During additive manufacturing processes, part geometry is approximated because the layer by layer deposition procedure can yield stair-step irregularities between layers. Moreover, since finite-sized filaments are deposited in the material extrusion process, air gaps are generated among the filaments. These lead to geometrical errors in additively manufacturing parts and degradation of the parts' mechanical properties, such as elastic modulus and strength, based on slicing and material deposition strategies. Geometric errors that arise during the manufacturing procedure have a particularly significant impact on fabricated lattice structures, which consist of a network of small struts, because they have large bounding surfaces that must be approximated during fabrication. In addition, since the struts in lattice structures are generally small, voids among filaments affect the structures' mechanical properties significantly even if they are small. In order to avoid property degradation it is necessary to consider these phenomena during lattice structure design. In this paper, an as-fabricated modeling approach for a material extrusion process is proposed, for use in modeling and assessing the effects of geometric degradation on additively fabricated lattice structures. The approach implements a voxel based modeling technique to consider stair steps and deposition paths at each layer. Using the proposed method, numerical models for evaluating mechanical properties are generated. Estimated mechanical properties using the as-fabricated voxel modeling approach are compared with experimental results. The effects of the stair step and deposition path phenomena on mechanical properties are quantified and demonstrate good correspondence with experiments, particularly for elastic modulus.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Additive Manufacturing - Volume 12, Part B, October 2016, Pages 265-273
نویسندگان
, ,