Stress relaxation in samples made of acrylonitrile butadiene styrene material manufactured by fused deposition modeling

• Autorzy: Szot Wiktor

Identyfikatory

DOI

10.17814/mechanik.2021.12.16

Warianty tytułu

PL

Relaksacja naprężeń w próbkach wykonanych z akrylonitrylu-butadienu-styrenu wytworzonych metodą FDM

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Increased interest in fused deposition modeling (FDM) resulting, for example, from its use in the production of utility models determines the undertaking of research on mechanical and rheological properties of materials. Mechanical and rheological properties of models made of materials used in FDM technology depend on technological parameters. In this paper, the effect of 0° and 90° print orientation on stress relaxation was analyzed. Additionally, the usefulness of the rheological model to describe the relaxation curve was evaluated. Stress relaxation tests were performed by tensile testing. The five-parameter Maxwell-Wiechert model was used to describe stress relaxation. The tests showed little effect of print orientation on the rheological parameters of the five-parameter model. The Maxwell-Wiechert model showed a very good approximation to the stress relaxation curves.

PL

Wzrost zainteresowania technologią osadzania topionego materiału (FDM), wynikający m.in. z zastosowania jej do produkcji modeli użytkowych, wymusza podjęcie badań nad właściwościami mechanicznymi w tym reologicznymi materiałów. Właściwości mechaniczne (i reologiczne) modeli wytwarzanych z materiałów stosowanych w technologii FDM zależą od parametrów technologicznych. W prezentowanym artykule poddano analizie wpływ orientacji wydruku 0° i 90° na relaksację naprężeń. Dodatkowo oceniono przydatność modelu reologicznego do opisu krzywej relaksacji. Testy relaksacji naprężeń wykonano poprzez próbę rozciągania. Do opisu relaksacji naprężeń zastosowano pięcioparametrowy model Maxwella-Wiecherta. Badania wykazały niewielki wpływ orientacji wydruku na parametry reologiczne modelu pięcioparametrowego. Model Maxwella-Wiecherta wykazał bardzo dobrą aproksymację do krzywych relaksacji naprężeń.

Słowa kluczowe

EN

stress relaxation; ABS; FDM technology; 3D printing

PL

relaksacja naprężeń; ABS; technologia FDM; druk 3D

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Mechanik
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 94, nr 12
• Strony: 46--50
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tabl.

Twórcy

autor

Szot Wiktor

• Faculty of Mechatronics and Mechanical Engineering, Kielce University of Technology, Kielce, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-9512-9680

Bibliografia

• [1] Suárez L., Domínguez M. “Sustainability and environmental impact of fused deposition modelling (FDM) technologies”. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 106 (2020): 1267–1279, https://doi.org/10.1007/S00170-019-04676-0.
• [2] Górski F., Kuczko W., Wichniarek R., Hamrol A. “Mechanical properties of composite parts manufactured in FDM technology”. Rapid Prototyp. J. 24 (2018): 1281–1287, https://doi.org/10.1108/RPJ-11-2016-0197.
• [3] Balyakin A.V., Vdovin R.A., Kyarimov R.R. “Study of FDM technology applications in the casting production of GTE details”. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 971 (2020), https://doi.org/10.1088/1757-899X/971/2/022003.
• [4] Sanchez Ramirez A., Islán Marcos M.E., Blaya Haro F., D’Amato R., Sant R., Porras J. “Application of FDM technology to reduce aerodynamic drag”. Rapid Prototyp. J. 25 (2019): 781–791, https://doi.org/10.1108/RPJ-09- 2018-0251.
• [5] Yadav D.K., Srivastava R., Dev S. “Design & fabrication of ABS part by FDM for automobile application”. Mater. Today Proc. 26 (2019): 2089–2093, https://doi. org/10.1016/J.MATPR.2020.02.451.
• [6] Samykano M., Selvamani S.K., Kadirgama K., Ngui W.K., Kanagaraj G., Sudhakar K. “Mechanical property of FDM printed ABS: influence of printing parameters”. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 102 (2019): 2779–2796, https:// doi.org/10.1007/S00170-019-03313-0.
• [7] Cantrell J.T., Rohde S., Damiani D., Gurnani R., DiSandro L., Anton J., Young A., Jerez A., Steinbach D., Kroese C., et al. “Experimental characterization of the mechanical properties of 3D-printed ABS and polycarbonate parts”. Rapid Prototyp. J. 23 (2017): 811–824, https://doi. org/10.1108/RPJ-03-2016-0042.
• [8] Rajesh N., Guru Mahesh G., Venkataramaiah P. “Study of Machining Parameters on Tensile strength and Surface roughness of ABS samples printed by FDM”. Adv. Mater. Process. Technol. (2021), https://doi.org/10.1080/2374 068X.2021.1946758.
• [9] Wichniarek R., Hamrol A., Kuczko W., Górski F., Rogalewicz M. “ABS filament moisture compensation possibilities in the FDM process. CIRP J. Manuf. Sci. Technol. 35 (2021): 550–559, https://doi.org/10.1016/J.CIRPJ.2021.08.011.
• [10] Wu W., Geng P., Li G., Zhao D., Zhang H., Zhao J. “Influence of layer thickness and raster angle on the mechanical properties of 3D-printed PEEK and a comparative mechanical study between PEEK and ABS”. Materials (Basel). 8 (2015): 5834–5846, https://doi.org/10.3390/ MA8095271.
• [11] Kozior T. “Rheological properties of polyamide pa 2200 in sls technology”. Teh. Vjesn. 27 (2020): 1092–1100, https://doi.org/10.17559/TV-20190225122204.
• [12] Bochnia J., Blasiak S. “Stress relaxation and creep of a polymer-aluminum composite produced through selective laser sintering”. Polymers (Basel). 12 (2020), https://doi.org/10.3390/POLYM12040830.
• [13] Mohamed O.A., Masood S.H., Bhowmik J.L. “Optimization of fused deposition modeling process parameters: a review of current research and future prospects”. Adv. Manuf. 3 (2015): 42–53, https://doi.org/10.1007/ S40436-014-0097-7.
• [14] Gebisa A.W., Lemu H.G. “Investigating effects of Fuseddeposition modeling (FDM) processing parameters on flexural properties of ULTEM 9085 using designed experiment”. Materials (Basel). 11 (2018), https://doi. org/10.3390/MA11040500.
• [15] Bochnia J. Wybrane właściwości fizyczne materiałów kształtowanych technologiami przyrostowymi (in English – Selected physical properties of materials obtained with additive technologies), (2018), ISBN 978-83-65719-36-2.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).