Перечень условных обозначений, символов, сокращений и терминов 3
Введение 5
Глава 1. Аддитивные методы изготовления деталей. FDM моделирование.
Сущность трёхмерной печати 7
Глава 2. Определяющие соотношения 13
Глава 3. Математическая модель материала 16
Глава 4. Предлагаемая теория. Уравнения в соотношениях Больцмана-
Вольтерры 23
Глава 5. Экспериментальная часть и проверка модели 27
5.1 Образцы 27
5.1.1 Построение трёхмерной модели образца 27
5.1.2 Подготовка образца к печати 28
5.1.3 Изготовление образца методом 3D печати 29
5.1.4 Подготовка образцов к испытаниям 31
5.2 Экспериментальная установка 31
5.3 Проведения экспериментов 34
5.4 Проверка достоверности результата с помощью катетометра 35
5.4 Результаты испытаний 40
5.5 Расчётные кривые 47
5.7 Сравнение с экспериментами 57
5.8 Вывод по 5-й главе 59
Заключение 60
Литература 61
На данный момент аддитивные технологии шагнули далеко вперёд. Создание изделий путём постепенного наслоения, припаивания, плавления и другие варианты стало возможно практически из любых материалов. Так печать из пластиков очень хорошо показывает себя в быту как быстрый и практичный и простой способ изготовления разнообразных деталей, предметов быта, инструментов.
В условиях космоса, где космонавтам запрещено иметь при себе горючие предметы, острые инструменты и какие-либо материалы из которых можно изготовить нужный предмет, заставляет их ценить все инструменты на борту, а если что-то вышло из строя приходиться изобретать что-то своими руками, либо терпеливо ждать пока не будет новой поставки с земли.
В перспективе возможно применение аддитивных технологий для масштабного создания больших и сложных объектов, к примеру, с помощью роботизированных устройств, способных самим собирать большие конструкции. В таком случае с земли остаётся только присылать необходимый материал в виде компактных ячеек, а не выводить полноценные конструкции на орбиту.
Исходя из вышесказанного, космонавтам очень сильно может помочь 3D печать. Они могут создавать свои детали и отправлять их на печать, либо использовать уже готовые, заранее разработанные, детали для быстрого получения изделия через пару часов. Но руководство космонавтов всё равно скептически относиться к такой затее, поэтому наша задача стояла в анализе, материала, который будет использоваться при печати: PLA пластик, и свойств, которыми будут обладать изделия после печати. Работа заключалась в проведении ряда испытаний образцов напечатанных в условиях земной гравитации. После анализ данных и построение мат модели для прогнозирования поведения готового изделия.
В добавок данный пластик абсолютно безопасен для человека, т.к. он экологически чистый, ведь производится из натуральных растительных компонентов в отличии, например, от пластика ABS, выделяющего при нагревании ядовитые пары, из-за чего помещение, применяемое для печати, необходимо проветривать.
В данный момент подобные исследования проводят космонавты из НАСА, что говорит об большом интересе учёных к данному вопросу.
В данной работе, проведены испытания на растяжение, ползучесть и релаксацию образцов пластика PLA.
На основе данных по растяжению получен модуль упругости характерный для пластика PLA и изделий из него.
Так же исходя из данных по растяжению, стало ясно что образцы, при кажущемся схожем процессе изготовления, имеют разнообразные дефекты, из-за чего их механические свойства немного разняться. По предположению есть множество разнообразных дефектов, которые могли на это повлиять, такие как температура воздуха в комнате, неоднородность филамента, вибрации стола на котором стоит принтер, что в последствии ведёт к плохой адгезии между слоями, неравномерной укладке материала, появлению отверстий и пустот.
Из данных по ползучести (мягкое нагружение) получены параметры для ядра Абеля, коэффициенты на основе полученных данных построена реологическая физико-математическая модель материала.
Проверена применимость реологической модели на основе данных релаксации в условиях жесткого нагружения.
