The Influence of Different Infill Structures on the Mechanical Properties in Additive Manufacturing
Title Alternative:Vliv různých výplňových struktur na mechanické vlastnosti v přídavné výrobě
Loading...
Date
2021-01-01
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Technická univerzita v Liberci, Česká republika
Abstract
Kromě vnějšího pláště nejvíce přispívají k mechanické integritě aditivně vyráběné součásti vnitřní struktury. Za účelem zkoumání vlivu geometricky odlišných vnitřních struktur a hustoty výplně byly na Youngově modulu pružnosti v tahu a deformaci při přetržení připraveny vzorky kyseliny polymléčné (PLA) pomocí modelování fúzního nanášení a testovány při pokojové teplotě. Významný vliv na mechanické vlastnosti měla hustota výplně, výrobní proces a výsledná mikrostruktura. Stručně řečeno, poloha mikrostruktury vzhledem ke směru zatížení byla shledána jako významný faktor vlivu.
Neben der äußeren Hülle haben die Innenstrukturen den größten Anteil an der mechanischen Integrität eines additiv gefertigten Bauteils. Um den Einfluss der geometrisch verschiedenen Innenstrukturen und Füllgrade auf Elastizitätsmodul, Zugfestigkeit und Bruchdehnung zu untersuchen, wurden Zugproben aus Polylactid (PLA) mit dem Schmelzschichtverfahren hergestellt und bei Raumtemperatur geprüft. Es konnte ein signifikanter Einfluss des Füllgrades, des Fertigungs-verfahrens und der resultierenden Mikrostruktur auf die mechanischen Eigenschaften beobachtet werden. Zusammenfassend zeigt sich dabei die Lage der Mikrostruktur zur Belastungsrichtung als maßgeblicher Einflussfaktor.
Besides the outer shell, it is the internal structures that contribute the most to the mechanical integrity of an additively manufactured component. In order to investigate the influence of the geometrically different internal structures and infill density on the Young’s modulus, tensile strength and failure strain, tensile specimens of polylactic Acid (PLA) were prepared using fused deposition modeling and tested at room temperature. There was a significant influence of the infill density, the manufacturing process and the resulting microstructure on the mechanical properties. In summary, the position of the microstructure relative to the load direction is found to be a significant factor of influence.
Oprócz zewnętrznej obudowy na integralność mechaniczną w największym stopniu wpływają addytywnie wytwarzane elementy struktury wewnętrznej. W celu zbadania wpływu zróżnicowanych geometrycznie struktur wewnętrznych i gęstości wypełnienia na Moduł Younga, określający sprężystość przy rozciąganiu i ściskaniu, były w momencie zerwania metodą modelowania uplastycznionym tworzywem (FDM) przygotowane próbki polikwasu mlekowego (PLA), które badano w temperaturze pokojowej. Znaczący wpływ na właściwości mechaniczne miała gęstość wypełnienia, proces produkcji oraz końcowa mikrostruktura. Podsumowując, wykazano, że położenie mikrostruktury w stosunku do kierunku obciążenia jest ważnym czynnikiem decydującym.
Neben der äußeren Hülle haben die Innenstrukturen den größten Anteil an der mechanischen Integrität eines additiv gefertigten Bauteils. Um den Einfluss der geometrisch verschiedenen Innenstrukturen und Füllgrade auf Elastizitätsmodul, Zugfestigkeit und Bruchdehnung zu untersuchen, wurden Zugproben aus Polylactid (PLA) mit dem Schmelzschichtverfahren hergestellt und bei Raumtemperatur geprüft. Es konnte ein signifikanter Einfluss des Füllgrades, des Fertigungs-verfahrens und der resultierenden Mikrostruktur auf die mechanischen Eigenschaften beobachtet werden. Zusammenfassend zeigt sich dabei die Lage der Mikrostruktur zur Belastungsrichtung als maßgeblicher Einflussfaktor.
Besides the outer shell, it is the internal structures that contribute the most to the mechanical integrity of an additively manufactured component. In order to investigate the influence of the geometrically different internal structures and infill density on the Young’s modulus, tensile strength and failure strain, tensile specimens of polylactic Acid (PLA) were prepared using fused deposition modeling and tested at room temperature. There was a significant influence of the infill density, the manufacturing process and the resulting microstructure on the mechanical properties. In summary, the position of the microstructure relative to the load direction is found to be a significant factor of influence.
Oprócz zewnętrznej obudowy na integralność mechaniczną w największym stopniu wpływają addytywnie wytwarzane elementy struktury wewnętrznej. W celu zbadania wpływu zróżnicowanych geometrycznie struktur wewnętrznych i gęstości wypełnienia na Moduł Younga, określający sprężystość przy rozciąganiu i ściskaniu, były w momencie zerwania metodą modelowania uplastycznionym tworzywem (FDM) przygotowane próbki polikwasu mlekowego (PLA), które badano w temperaturze pokojowej. Znaczący wpływ na właściwości mechaniczne miała gęstość wypełnienia, proces produkcji oraz końcowa mikrostruktura. Podsumowując, wykazano, że położenie mikrostruktury w stosunku do kierunku obciążenia jest ważnym czynnikiem decydującym.
Description
Subject(s)
fused deposition modeling, PLA, infill|wtensile test, mechanical properties, microstructure
Citation
ISSN
1803-9782