ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ SD-ПЕЧАТНЫХ КАРКАСОВ, НАПОЛНЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫМ КОМПАУНДОМ

Технологии трехмерной печати находят применение в изготовлении запасных частей сельскохозяйственной техники. Применение 3D-печати сдерживается ввиду недостаточно высоких механических свойств получаемых деталей, обусловленных плохой адгезией слоев пластика при печати. Для устранения этой проблемы предложено проводить вакуумную пропитку 3D-печатных деталей в эпоксидной смоле. Целью исследований является оценка изменения предела прочности и ударной вязкости пропитанных в полимерном компаунде 3D-печатных конструкций по сравнению с их непропитанными аналогами, а также выявление характера поведения данных свойств в зависимости от структуры 3D-печатного каркаса. Каркасы образцов изготавливались из полилактида на 3D-принтере по технологии FDM с 20-, 33- и 50%-ным заполнением. В процессе печати слои пластика укладывались в продольном и поперечном направлениях относительно оси образца. Последующая пропитка полимерным компаундом осуществлялась в вакуумной камере. В результате испытаний установлено, что при любой геометрии механические свойства пропитанных образцов оказываются выше непропитанных, у пропитанных образцов с различным направлением укладки слоев значительно снижается анизотропия прочностных свойств (коэффициент анизотропии снижается от 2…5,5 до 0,94). Характер разрушения материала – хрупкий. При 3D-печати с увеличением процента заполнения у образцов типа «Вдоль» наблюдается рост механических свойств, у образцов типа «Поперек», напротив, проявляется тенденция снижения механических свойств. Для 3D-печатных конструкций соотношение между пластиком основы и пропитывающим составом рекомендовано как 33:77. Исследованиями показана целесообразность применения методики изготовления 3D-печатных конструкций, пропитанных эпоксидной смолой.

1. Литунов С.Н., Слободенюк В.С., Мельников Д.В. Обзор и анализ аддитивных технологий. Ч. 1 // Омский научный вестник. 2016. № 1(145). С. 12-17.

2. Литунов С.Н., Слободенюк В.С., Мельников Д.В. и др. Обзор и анализ аддитивных технологий. Ч. 2 // Омский научный вестник. 2016. № 5(149). С. 20-24.

3. Attaran M. The rise of 3-D printing: The advantages of additive manufacturing over traditional manufacturing. Business horizons, 2017; 60(5): 677-688. https://doi.org/10.1016/j.bushor.2017.05.011

4. Федоренко В.Ф., Голубев И.Г. Перспективы применения аддитивных технологий при производстве и техническом сервисе сельскохозяйственной техники: Научный аналитический обзор. М.: ФГБНУ «Росинформагротех», 2018. 140 с.

5. Лопатина Ю.А. Применение 3D-печати методом FDM при ремонте машин и оборудования // Технический сервис машин. 2019. № 3(136). С. 40-45.

6. Свиридов А.С., Тужилин С.П., Лопатина Ю.А. Использование цифровой 3D-фермы в ремонтном производстве сельскохозяйственной техники // Технический сервис машин. 2019. № 1(134). С. 93-99.

7. Нефёлов И.С. Восстановление изношенных деталей машин при помощи дополнительных ремонтных деталей, изготовленных методами аддитивных технологий // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2018. № 11. С. 15-17. https://doi.org/10.31044/1684-2561-2018-0-11-15-17

8. Ngo T.D., Kashani A., Imbalzano G., Nguyen K.T.Q., Hui D. Additive manufacturing (3D printing): A review of materials, methods, applications and challenges.Composites part B: Engineering, 2018; 143: 172-196. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.02.012

9. Гончарова Ю.А., Денисов В.А. Анализ отказов полимерных деталей сельскохозяйственной техники//Технический сервис машин.2021.№ 3(144).С.146-154. https://doi.org/10.22314/2618-8287-2021-59-3-146-154

10. Bekas D.G., Hou Y., Liu Y., Panesar A. 3D printing to enable multifunctionality in polymer-based composites: areview.CompositespartB: Engineering, 2019;179:107540. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107540

11. Huang S.H., Liu P., Mokasdar A., Hou L. Additive manufacturing and its societal impact: a literature review. The International journal of advanced manufacturing technology, 2013; 67:1191-1203. https://doi.org/10.1007/s00170-012-4558-5