Исследование прочности 3D-печатных изделий при варьировании технологических параметров в процессе печати

Технология аддитивного производства деталей позволяет существенно сократить затраты на ремонт техники, однако закономерности формирования свойств таких деталей недостаточно изучены. Проведены исследования зависимости предела прочности 3D-печатных образцов от количества слоев стенки и плотности заполнения. Образцы, изготовленные согласно ГОСТ 11262-2017 с помощью 3D-печати по технологии FDM из пластика ABS, испытывались на статическое растяжение. Было изготовлено две группы образцов, которые отличались технологическими параметрами 3D-печати. В первой группе стенка образцов формировалась в 4 слоя, плотность заполнения образцов варьировалась в диапазоне 20…100%. Во второй группе количество слоев стенки варьировалось от 2 до 10, плотность заполнения образцов соответствовала 33%. При изготовлении образцов температура экструдера составляла 230°C, температура стола – 110°C, высота слоя – 0,15 мм, скорость печати – 60 мм/c. Анализ условного предела текучести образцов показал рост их прочности с увеличением количества слоев стенки. Существенное различие показателей прочности наблюдалось в образцах с шестью слоями и более. Значительный разброс значений условного предела текучести объясняется наличием дефектов в образцах после печати. При плотности заполнения более 40% наблюдается значительный прирост прочности за счет уплотнения связей молекул полимера между собой. В интервале 20…40% показатель прочности не изменялся, поскольку в данном диапазоне происходили одинаковые структурные изменения. Установлено, что для изготовления полимерных деталей сельскохозяйственных машин с помощью 3D-печати по технологии FDM с максимальными прочностными характеристиками необходимо, чтобы количество слоев стенки не превышало количества слоев внутреннего периметра, а плотность заполнения деталей составляла 100%. 

1. Дорохов А.С., Сибирев А.В., Аксенов А.Г., Сазонов Н.В. Лабораторные исследования ударных воздействий роликовой сортировальной машины на клубни картофеля // Аграрная наука Евро-Северо-Востока. 2021. Т. 22, № 1. С. 119-127. https://doi.org/10.30766/2072-9081.2021.22.1.119-127

2. Дорохов А.С., Свиридов А.С., Гончарова Ю.А., Алехина Р.А. Оценка химической стойкости полиуретановых компаундов, применяемых при изготовлении диафрагм мембранно-поршневых насосов // Техника и оборудование для села. 2021. № 8(290). С. 41-44. EDN: SJCVAL

3. Дорохов А.С., Зернов В.Н., Петухов C.Н. Обоснование конструктивных требований к автоматизированному посадочному агрегату мини-клубней картофеля // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2021. Т. 15, № 1. С. 9-15. https://doi.org/ 10.22314/2073-7599-2021-15-4-9-15

4. Казберов Р.Я. Применение полимерных материалов и аддитивных технологий в электрооборудовании агропромышленного комплекса // Электротехнологии и электрооборудование в АПК. 2021. Т. 68, № 4(45). С. 51-55. EDN: UQGIIB

5. Лопатина Ю.А., Денисов В.А. Исследование пористости композитных конструкций на основе 3D-печатных каркасов, пропитанных эпоксидной смолой // Технический сервис машин. 2021. № 1(142). С. 131-139. EDN: PIXREM

6. Славкина В.Э., Мирзаев М.А., Лопатина Ю.А. Применение технологии 3D-печати для оптимизации ремонта зубчатых передач // Технический сервис машин. 2020. № 1 (138). C. 58-64. EDN: WPQPOE

7. Свиридов А.C., Лопатина Ю.А., Плохих А.И. Выбор материалов и обоснование технологических параметров изготовления опор скольжения для ремонта садовой техники с помощью аддитивных технологий // Сельскохозяйственная техника: обслуживание и ремонт. 2019. № 11. C. 54-62. EDN: WPXHTJ

8. Лопатина Ю.A. Применение 3D-печати методом FDM при ремонте машин и оборудования // Технический сервис машин. 2019. № 3 (136). C. 40-45. EDN: RXQGXG

9. Свиридов А.С., Тужилин С.П., Лопатина Ю.А. Концепция цифровой 3D-фермы для использования в ремонтном производстве сельскохозяйственной техники // Технический сервис машин. 2019. № 2(135). С. 26-32. EDN: KYSSKQ

10. Киселева А.Е. Применение аддитивных технологий при решении конструкторских задач в судостроении // Научно-технический сборник Российского морского регистра судоходства. 2017. № 48-49. С. 84-88. EDN: ZULPOT

11. Смирнов М.А., Рыбкин Н.О., Ксенофонтова О.Л. FDM-технология: особенности применения, преимущества, недостатки // Проблемы экономики, финансов и управления производством: Сборник научных трудов вузов России 2021. № 48. С. 115-122. EDN: RYVXEG

12. Холодилов А.А., Пузынина М.В. Проблемы, возникающие при трехмерной печати объектов с использованием технологии FDM // Наука, образование, инновации: апробация результатов исследований. 2017. № 1. C. 199-204. EDN: YFVQIZ

13. Дубинкин Д.М., Красавин А.Д., Сорокин В.Ю. Современное состояние FDM-технологий // Сборник материалов III Международной научно-практической конференции «Инновации в информационных технологиях, машиностроении и автотранспорте». 2019. С. 171-173. EDN: AOAHOV

14. Беседина К.С., Лавров Н.А., Панфилов Д.М., Барсков В.В. Свойства изделий из АБС-пластиков и полиамида, получаемых методом 3D-печати // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). 2018. № 45(71). С. 60-63. EDN: YOLCMP