Исследование прочностных характеристик изделий, полученных методом 3D-печати из PLA

Abstract

В современном машиностроении, наряду со снижением металлоемкости конструкций, главной задачей является повышение надежности и долговечности деталей, узлов механизмов. Эта проблема никогда не утрачивает своей актуальности в связи с постоянно возрастающими требованиями к изготовлению изделий, с необходимостью экономии дефицитных дорогостоящих металлов и сплавов и, как следствие, замены их на экономически более выгодные варианты. Один из самых перспективных, с точки зрения экологии, способов замены металлов – использование в конструкциях узлов пластиков, в частности полимолочной кислоты (PLA). PLA – это биоразлагаемый термопластик, применяемый в 3D-печати. В статье представлены результаты экспериментального исследования на разрыв образцов, полученных методом 3D-печати из PLA при различных технологических режимах работы 3D-принтера. В качестве варьируемых параметров были выбраны: форма заполнения образцов (треугольник, шестигранник (соты), линия, ребро), температура сопла (190–205 С), коэффициент заполнения образца (от 10 до 40 %). Испытания образцов на разрыв проводили на гидравлической разрывной машине с измерительным программным комплексом в комплекте Kason WDW-5. При выполнении испытаний основным выходным показателем считали условный предел текучести. Анализ экспериментальных данных показал существенное влияние изучаемых технологических параметров на условный предел текучести, который изменялся от 16,50 до 22,42 МПа. В процессе исследований определены наиболее рациональные формы и коэффициент заполнения образцов, а также температура сопла при печати PLA.