تحلیل تجربی تأثیر نیروی فشاریِ حاصل از فاصله اولیه بر بهبود صحت ابعادی، با استفاده از لایه‌هایی از جنس اتیلن پروپیلن فلوئورینه باضخامت‌های مختلف در روش پردازش دیجیتال نوری

نوع مقاله : گرایش ساخت و تولید

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 نویسنده مسئول: استاد، گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

روش‌های ساخت افزایشی به‌عنوان نوین‌ترین فرآیندهای ساخت قطعات در حوزه‌های پزشکی و صنعت در سال‌های گذشته، پیشرفت شایانی نموده‌اند. از بین روش‌های موجود، یکی از پرکاربردترین روش‌های پایه پلیمری، پردازش دیجیتال نوری (DLP) با بهره‌گیری از غشاءهای انعطاف‌پذیر است. از چالش‌های اصلی ساخت قطعات پلیمری لایه به لایه و بدون لایه، صحت ابعادی در راستای محور عمودی و صفحه‌ای قطعات چاپ‌شده است. در این مقاله با استفاده از سامانه طراحی و ساخته‌شده و با بهره‌گیری از سه غشاء انعطاف‌پذیر اتیلن پروپیلن فلوئورینه باضخامت‌های مختلف و رزین‌های Provision و Anycubic، به بررسی و تحلیل تجربی تأثیر  نحوه کالیبراسیون و فاصله اولیه بر روی صحت ابعادی قطعات چاپ‌شده درروش DLP پرداخته‌شده است. با بررسی نیروهای فشاری متأثر از فاصله اولیه، مشاهده گردید که با افزایش نیروی فشار هنگام تعیین فاصله اولیه، در غشاءهایی به ضخامت‌های 100، 150 و 200 میکرون، در هر دو رزین، با کاهش 17/5% - 34/1%  ضخامت قطعه همراه بوده که با قرارگیری در فاصله اولیه بهینه، می‌توان خطای حاصله را به مقدار قابل توجهی کاهش داد. همچنین کاهش ضخامت غشاء انعطاف پذیر، رابطه مستقیمی با افزایش صحت ابعادی در قطعات چاپ شده، برای هر دو رزین مذکور، داشته است.

تازه های تحقیق

  • افزایش صحت ابعادی در راستای محور عمودی توسط نیروی فاصله اولیه
  • ضخامت غشاء انعطاف‌پذیر و افزایش صحت ابعادی قطعات درروش DLP
  • تعیین فاصله اولیه توسط ضخامت پخت فُتوپلیمر

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Experimental Analysis of the Effect of Compressive Force Resulting from the Initial Distance on the Improvement of Dimensional Accuracy Using Fluorinated Ethylene Propylene Membranes with Different Thicknesses in Digital Light Processing Method

نویسندگان [English]

  • Mohammad Salehi 1
  • Jamal Zamani Ashani 2
  • Siavash Moayedi Manizani 1
1 M.Sc., Department of Manufacturing, Faculty of Mechanical Engineering, K. N. Toosi University, Tehran, Iran
2 Corresponding author: Professor, Department of Manufacturing, Faculty of Mechanical Engineering, K. N. Toosi University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The additive manufacturing method, as the newest way of producing parts in medicinal and industrial fields, has made significant advancements in recent years. Among the existing methods, digital light processing (DLP) using flexible membranes is one of the most extensively utilized polymer-based approaches. Dimensional accuracy along the vertical and plane axis of the printed parts is one of the key issues in manufacturing polymer parts, both layer by layer and layerless. In this article, utilizing the system designed and manufactured in this faculty's laboratory, as well as three flexible fluorinated ethylene propylene membranes of varying thicknesses and Provision and Anycubic resins, the influence of the calibration technique and initial distance on the dimensional accuracy of printed parts in the DLP method have been investigated experimentally. By assessing the compressive forces caused by the initial distance, it was discovered that the compressive force increases when the initial distance was determined in membranes with thicknesses of 100, 150, and 200 microns in both resins, resulting in a 17.5% - 34.1% decrease of the part's thickness is caused by the fact that by positioning it at the appropriate initial distance, the resulting error can be greatly reduced. Furthermore, for both of the resins stated, reducing the thickness of the flexible membrane has a direct link with increasing the dimensional accuracy in the printed parts.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Additive manufacturing
  • Digital light processing
  • Initial distance
  • Dimensional accuracy
  • First layer

Smiley face

مراجع

[1] 52900 IA. Additive manufacturing. General principles. Fundamentals and vocabulary2021. p. 28.##
[2] Yagci Y, Jockusch S, Turro NJ. Photoinitiated polymerization: advances, challenges, and opportunities. Macromolecules. 2010;43(15):6245-60.##
[3] Huang J, Qin Q, Wang J. A review of stereolithography: Processes and systems. Processes. 2020;8(9):1138.##
[4] Pagac M, Hajnys J, Ma Q-P, Jancar L, Jansa J, Stefek P, et al. A review of vat photopolymerization technology: Materials, applications, challenges, and future trends of 3d printing. Polymers. 2021;13(4):598.##
[5] Wu H, Ren Y, Ren J, Cai A, Song M, Liu Y, et al. Effect of melting modes on microstructure and tribological properties of selective laser melted AlSi10Mg alloy. Virtual and Physical Prototyping. 2020;15(sup1):570-82.##
[6] Sun C, Fang N, Wu D, Zhang X. Projection micro-stereolithography using digital micro-mirror dynamic mask. Sensors and Actuators A: Physical. 2005;121(1):113-20.##
[7] Wallin TJ, Simonsen L-E, Pan W, Wang K, Giannelis E, Shepherd RF, et al. 3D printable tough silicone double networks. Nature communications. 2020;11(1):1-10.##
[8] Zhu W, Tringale KR, Woller SA, You S, Johnson S, Shen H, et al. Rapid continuous 3D printing of customizable peripheral nerve guidance conduits. Materials Today. 2018;21(9):951-9.##
[9] Hazeveld A, Slater JJH, Ren Y. Accuracy and reproducibility of dental replica models reconstructed by different rapid prototyping techniques. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 2014;145(1):108-15.##
[10] Gou M, Qu X, Zhu W, Xiang M, Yang J, Zhang K, et al. Bio-inspired detoxification using 3D-printed hydrogel nanocomposites. Nature communications. 2014;5(1):1-9.##
[11] Moayedi S, Salehi M, Zamani J, Investigating the Effect of Polyester UV Absorber on the Quality of Printed Polymer Parts in Digital Light Processing Method, Modares Mechanical Engineering, 2022; 22(10): 259-263. magiran.com/p2497011.##
[12] Aznarte E, Ayranci C, Qureshi A, editors. Digital light processing (DLP): Anisotropic tensile considerations. 2017 International Solid Freeform Fabrication Symposium; 2017: University of Texas at Austin.##
[13] Barone S, Neri P, Paoli A, Razionale AV, Tamburrino F. Development of a DLP 3D printer for orthodontic applications. Procedia Manufacturing. 2019;38:1017-25.##
[14] Huang Y-M, Jiang C-P. On-line force monitoring of platform ascending rapid prototyping system. Journal of materials processing technology. 2005;159(2):257-64.##
[15] spidiq8. Anycubic photon paper levelling method 2018 [Available from: https://www.youtube.com/watch?v=gDARzoyDt9E.##
[16] Ge Q, Li Z, Wang Z, Kowsari K, Zhang W, He X, et al. Projection micro stereolithography based 3D printing and its applications. International Journal of Extreme Manufacturing. 2020;2(2):022004.##
[17] GreatScott! DIY SLA 3D Printer Kit (Moai) Review 2017 [Available from: https://www.youtube.com/watch?v=UTRUMETt9qY.##
[18] M Salehi ,S Moayedi, M shayesteh ,A Manzour, J zamani. Experimental research on the impact of oxygen control zone thickness on continuous layerless printing of porous polymer parts. Modares Mechanical Engineering. 2022;22.##
[19] Jiang T, Yan B, Jiang M, Xu B, Xu Y, Yu Y, et al. Enhanced Adhesion—Efficient Demolding Integration DLP 3D Printing Device. Applied Sciences. 2022;12(15):7373.##
[20] hlocke. The best of both worlds: Flexvat with raised edge vented acrylic FEP support plate 2017 [Available from: http://projectsinterestsandetcetera.com/the-best-of-both-worlds-flexvat-with-raised-edge-vented-acrylic-fep-support-plate/.##
[21] Unkovskiy A, Bui PH-B, Schille C, Geis-Gerstorfer J, Huettig F, Spintzyk S. Objects build orientation, positioning, and curing influence dimensional accuracy and flexural properties of stereolithographically printed resin. Dental Materials. 2018;34(12):e324-e33.##
[22] Piedra-Cascón W, Krishnamurthy VR, Att W, Revilla-León M. 3D printing parameters, supporting structures, slicing, and post-processing procedures of vat-polymerization additive manufacturing technologies: A narrative review. Journal of Dentistry. 2021;109:103630.##
[23] Wu X, Xu C, Zhang Z. Flexible film separation analysis of LCD based mask stereolithography. Journal of Materials Processing Technology. 2021;288:116916.##
[24] Pollard M, Tran P, Dickens T. Porosity Reducing Processing Stages of Additive Manufactured Molding (AMM) for Closed-Mold Composite Fabrication. Materials. 2020;13(23):5328.##
[25] Kuang X, Wu J, Chen K, Zhao Z, Ding Z, Hu F, et al. Grayscale digital light processing 3D printing for highly functionally graded materials. Science advances. 2019;5(5):eaav5790.##
[26] Miller AT, Safranski DL, Wood C, Guldberg RE, Gall K. Deformation and fatigue of tough 3D printed elastomer scaffolds processed by fused deposition modeling and continuous liquid interface production. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. 2017;75:1-13.##
[27] Raszewski Z, Kulbacka J, Nowakowska-Toporowska A. Mechanical Properties, Cytotoxicity, and Fluoride Ion Release Capacity of Bioactive Glass-Modified Methacrylate Resin Used in Three-Dimensional Printing Technology. Materials. 2022;15(3):1133.##
مکانیک هوافضا
دوره 19، شماره 2 - شماره پیاپی 72
شماره پیاپی 72، فصلنامه تابستان
شهریور 1402
صفحه 57-68

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 07 آذر 1401
  • تاریخ بازنگری: 11 دی 1401
  • تاریخ پذیرش: 24 دی 1401
  • تاریخ انتشار: 01 اردیبهشت 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار