ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ ЗРАЗКІВ, ВИГОТОВЛЕНИХ З ПОДРІБНЕНИХ ПОЛІМЕРНИХ ВІДХОДІВ НА 3D-ПРИНТЕРІ ЗІ ШНЕКОВИМ ЕКСТРУДЕРОМ
DOI:
https://doi.org/10.31891/2307-5732-2023-329-6-292-306Ключові слова:
ABS пластик, TPU пластик, 3D-друк, 3D-принтер, шнековий екструдер, розривна машина, дослідний зразок, зусилля розриву, видовження зразкаАнотація
В статті проведено експериментальне дослідження зразків, виготовлених із подрібнених полімерних відходів на 3D-принтері зі шнековим екструдером. Наведено загальні відомості про експериментальне дослідження. Здійснено аналіз літературних джерел по дослідженню механічних властивостей виробів, виготовлених за технологією FDM на 3D-принтерах. Для виготовлення експериментальних дослідних зразків вибрано два 3D-принтери, один з яких друкує філаментом, другий гранулами чи подрібненими полімерними відходами. Підібрано устаткування для визначення точності надрукованих зразків. Удосконалено вимірювальну частину розривної машини для зняття діаграм розтягу полімерних зразків. Встановлено у ній тензометричний датчик для вимірювання сили та оптичний енкодер для вимірювання переміщення. Розроблено цифрову електронну систему для зняття даних із датчиків на базі мікроконтролера Arduino Uno. Створено програмне забезпечення для обробки експериментальних даних. Наведено загальний вигляд експериментальної установки. Запропоновано використати одновісний розтяг для оцінки механічних характеристик надрукованих на 3D-принтері тестових зразків. Описано діючі міжнародні стандарти для випробовування на розтяг пластмас. Для визначення механічних характеристик на розтяг виготовлено зразки у формі лопатки з полімерних матеріалів ABS і TPU. Встановлено параметри друку тестових зразків, виготовлених з даних матеріалів. З використанням розробленої установки отримано діаграми руйнувань зразків (лопаток), виготовлених з подрібнених полімерних відходів та філаменту ABS та TPU пластиків з різною величиною внутрішнього заповнення. У вигляді таблиць представлено значення механічних характеристик зразків, виготовлених методом 3D-друку з полімерів ABS та TPU з різним внутрішнім заповнення отримані при випробовуванні на одновісний розтяг. Наведено фото місць розриву лопаток з ABS пластику, зроблені з використанням цифрової камери. По них здійснено аналіз структури зразків. Виготовлено з використанням двох 3D-принтерів дослідні тестові зразки для визначення точності 3D-друку. Проведено вимірювання в різних площинах тестового кубика за допомогою цифрового електронного штангенциркуля. Здійснено порівняння отриманих результатів із створеною моделлю. Описано шляхи поліпшення точності друку.
