优化工艺参数和增材制造的基于聚烯的脚脚的机械性能

科学领域:

• 添加剂制造 添加剂制造 添加剂制造
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 生物医学工程 生物医学工程

背景情况:

• 合纤维制造 (FFF) 3D打印对定制脚脚 (AFO) 有希望.
• 聚烯 (PP) 为整形器具提供了理想的性能,但由于粘附和收缩,在FFF中面临挑战.
• 优化FFF参数对于在医疗添加剂制造中使用PP至关重要.

研究的目的:

• 优化 FFF 3D 打印参数,以制造功能性,针对患者的聚烯 AFOs.
• 调查打印参数对PP标本和AFO机械性能的影响.
• 评估使用有限元法 (FEM) 模拟来预测PP AFOs中的FFF过程诱导的扭曲.

主要方法:

• 聚乙烯丝的热力学表征和材料模型的开发.
• 塔古奇设计的实验 (DOE) 研究打印参数 (温度,速度,层厚度,灌装密度/模式,方向).
• 机械评估的三点曲和拉伸测试;使用Digimat-AM®进行扭曲分析的FEM模拟.

主要成果:

• 最佳的打印速度在50mm/s左右,最大化了曲模量.
• 灌装密度是最重要的参数,极大影响最大应力 (73.2%) 和间层切割强度 (ILSS) (75.2%).
• 一个90度的部分方向最小化了变形和·米塞斯应力,通过FEM模拟验证.

结论:

• 优化的FFF参数,特别是灌装密度和90°方向,显著提高了PP AFO的机械性能和稳定性.
• 模拟FEM有助于预测和减轻FFF过程引起的扭曲,确保更高质量的orthoses.
• 这项研究为打印PP部件提供了可靠的方法,扩大了其在医疗级增材制造方面的潜力.