使用先进的测量和建模技术,对FDM3D打印组件进行机械表征
Marcin Wikło1, Bartłomiej Henryk Byczuk2, Kinga Skrzek3
1The Faculty of Mechanical Engineering, Casimir Pulaski University of Radom, Stasieckiego 54 St., 26-612 Radom, Poland.
Materials (Basel, Switzerland)
|March 13, 2025
概括
本研究精确地使用数字图像相关性和有限元方法更新对3D打印的PET-G部件进行了特征化. 结果显示,硬度随着充填而变化,突出显示了FDM材料标准拉力测试的局限性.
科学领域:
- 材料科学与工程 材料科学与工程
- 增材制造 增材制造 增材制造
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 沉积建模 (FDM) 是一种流行的增材制造技术,用于生产聚合物组件.
- 对FDM加工材料的精确机械表征对于可靠的工程应用至关重要.
- 现有的表征方法可能无法完全捕捉FDM材料的复杂性,例如异构性和异质性.
研究的目的:
- 调查使用沉积建模 (FDM) 制造的PET-G元件的机械性能.
- 开发和验证用于精确材料参数识别的先进方法.
- 为可靠的样本制造建立优化的FDM打印条件.
主要方法:
- 对FDM打印条件 (温度,速度,填充密度) 的广泛参数分析.
- 整合数字图像相关性 (DIC) 进行全场应变测量.
- 应用有限元方法更新 (FEMU) 在反向问题解决方法中,以确定材料参数 (模量,波桑比率).
主要成果:
- 确定了材料刚度与充填模式和密度的显著依赖性,Young的模量变化高达20%.
- 证明了FDM材料常规拉伸试验的局限性,原因是异构性和微观结构异质性.
- 验证了一种联合DIC和FEMU的方法,用于准确的机械表征.
结论:
- 拟议的DIC-FEMU方法为FDM材料的表征提供了更高的准确性.
- 材料特性,特别是刚性,对打印参数 (如填充) 非常敏感.
- 为了可靠的预测建模和增材制造工艺标准化,先进的特征化技术是必要的.
