Wyniki wyszukiwania - BazTech

Ograniczanie wyników

2 2024

Znaleziono wyników: 2

Liczba wyników na stronie

Wyniki wyszukiwania

Sortuj według:

Ogranicz wyniki do:

Technological and Mechanical Studies on Additively Manufactured Cellular Structures Made of the Ultrafuse 316L Composite Filament

Cieplak Kamil, Płatek Paweł

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

2024

Vol. 15, Nr 3 (57)

47--62

Regular cellular materials produced using additive manufacturing (AM) techniques represent a significant development trend in modern engineering materials. Depending on the applied elementary unit cell of topology, it is possible to define the course of the structure deformation process in order to obtain the highest possible energy absorption effectiveness. This feature makes regular cellular structural materials particularly attractive for a number of industrial branches. This paper presents the results of technological trials and the results of experimental studies on the mechanical properties of regular cellular structures made using 3D printing technology under compression test loading conditions. The material used for their production was the Ultrafuse 316L filament and the fused filament fabrication (FFF) technique. The proposed material is a polymer-metal composite with a manufacturing process similar to metal injection moulding (MIM). The adopted research methodology included a feasibility study aimed at achieving material homogeneity and compression tests of the developed and manufactured regular cellular structures under quasi-static loading conditions. Several structural topologies were analysed. Experimental results indicated that regular cellular structures made from 316L steel exhibit high mechanical strength and extensive plastic deformation capabilities. The utilized in this work manufacturing technology used combines the advantages of 3D printing process with the potential of powder metallurgy. The proposed technique of structure manufacturing process is much cheaper than other based on melting metallic powders.

Materiały komórkowe wytwarzane za pomocą przyrostowych technik wytwórczych, stanowią jeden z interesujących trendów rozwojowych w zakresie nowoczesnych materiałów konstrukcyjnych. W zależności od przyjętej topologii (geometrii) komórki elementarnej, istnieje możliwość programowania przebiegu procesu deformacji struktury, celem uzyskania jak najwyższego wskaźnika energochłonności. Wymieniona cecha czyni regularne materiały komórkowe szczególnie atrakcyjnymi dla różnych dziedzin przemysłu. Głównym celem niniejszej pracy jest przedstawienie wyników badań technologicznych oraz rezultatów badań właściwości mechanicznych regularnych struktur komórkowych wykonanych za pomocą techniki druku 3D. Do ich produkcji wykorzystano materiał w postaci filamentu Ultrafuse 316L oraz technikę FFF (ang. Fused Filament Fabrication). Zaproponowany materiał stanowi kompozyt polimerowo-metaliczny. Proces wytwarzania niniejszego materiału jest zbliżony do procesu MIM (ang. Metal Injection Molding). Przyjęta w pracy metodyka badań obejmowała studium wykonalności ukierunkowane na uzyskanie jednorodności materiału oraz testy ściskania opracowanych regularnych struktur komórkowych w warunkach obciążenia quasi- statycznego. W podjętych badaniach przeanalizowano kilka wariantów topologii struktur. Na podstawie przeprowadzonych badań eksperymentalnych stwierdzono, że regularne struktury komórkowe wytworzone ze stali 316L, wykazują wysoką wytrzymałość mechaniczną oraz duży zakres odkształceń plastycznych. Zastosowana technologia wytwarzania łączy zalety metod druku 3D z możliwościami metalurgii proszków. Zaproponowana metoda ich produkcji jest znacznie tańsza w porównaniu do innych procesów wytwórczych bazujących na przetapianiu proszków metalicznych.

Influence of 3D-printed cellular shoe soles on plantar pressure during running - Experimental and numerical studies

Baranowski Paweł, Kapusta Aleksandra, Płatek Paweł, Sarzyński Marcin

Biocybernetics and Biomedical Engineering

2024

Vol. 44, no. 4

858--873

The paper explores the potential of additive manufacturing (AM), experiments and simulations to develop a personalized shoe sole, with cellular topology used as the insert that minimizes the plantar pressure during running. Five different topologies were manufactured by Fused Filament Fabrication 3D printing technique using thermoplastic polyurethane TPU 95 filaments and tested experimentally and using FEA under compression conditions. The error between the maximum peak force and specific energy absorbed (SEA) from the model and experiment were less than 4.0 % and 6.0 %, respectively. A deformable FE foot model was developed, which was validated against data from the literature on balanced standing and the landing impact test carried out in the study. For the first case, the predicted maximum pressure (Ppeak = 0.20 MPa) was positioned between the data presented in previous papers (0.16 MPa ÷ 0.30 MPa). In the second case, the experimentally measured and numerically predicted force peak values were nearly identical: 1760 N and 1720 N, respectively, falling with the range of 2.2 ÷ 2.5 BW similarly to other studies. Finally, a shoe sole design was proposed based on these topologies, which was simulated in the rearfoot impact to investigate the deformation of the sole and its influence on the foot plantar pressure peak and its distribution. The findings indicated that the sole with cellular structure could drastically reduce plantar pressure and improve overall footwear performance. This research provides valuable guidance and insights for designing, modelling, and simulating customized shoe sole manufactured using the 3D printing technique.