AI Summary & Key Takeaways
AI InsightFracture toughness for each test condition was calculated using the obtained load-displacement curves, and the effect of all variables and levels on the results was determined by the Taguchi optimization method.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
Additive manufacturing is a production process in which objects are manufactured by adding material layer by layer. Unlike conventional manufacturing methods, additive manufacturing assembles layers using digital three-dimensional (3D) model data. There are numerous variables that need to be determined in the assembly of layers. Each variable has an influence on the properties of the object to be produced. One of these properties is the crack propagation and fracture behavior of the material in the presence of an initial crack. In this study, the effects of additive manufacturing parameters on Mode I fracture behavior of polylactic acid (PLA) produced by fused deposition modeling method were experimentally investigated. In the study, the effects of each variable on the fracture behavior of PLA material were examined at three levels by considering important manufacturing parameters such as infill pattern, infill density, and raster angle, as well as a critical geometric condition such as crack length. Raster angle and infill pattern are important factors that determine the relationship between the layers of the material. Infill density determines the voids in the internal structure of the material. Crack length is a fundamental factor that models a potential damage condition affecting material strength and structural integrity. All these variables were considered at three different levels, and the Mode I fracture behavior of PLA material was determined comparatively. Fracture toughness for each test condition was calculated using the obtained load-displacement curves, and the effect of all variables and levels on the results was determined by the Taguchi optimization method.
Özet
Eklemeli imalat, katman katman malzeme ekleyerek nesnelerin üretildiği bir üretim sürecidir. Geleneksel imalat yöntemlerinden farklı olarak eklemeli imalat, dijital üç boyutlu (3D) model verilerini kullanarak katmanları bir araya getirir. Katmanların biraraya getirilmesinde belirlenmesi gereken çok sayıda değişken söz konusudur. Her bir değişkenin üretilecek nesnenin özellikleri üzerinde etkisi bulunmaktadır. Bu özellikleriden bir tanesi de bir başlangıç çatlağı varlığında malzemenin çatlak ilerleme ve kırılma davranışıdır. Bu çalışmada, ergiyik yığma yöntemi ile üretilen polilaktik asitin (PLA) mod I kırılma davranışına eklemeli imalat parametrelerinin etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmada, örgü türü, doluluk oranı, örgü açısı gibi önemli imalat parametrelerini ve çatlak uzunluğu gibi kritik bir geometrik durumu değişken olarak ele alınarak her bir değişkenin PLA malzemesinin kırılma davranışı üzerindeki etkileri üç seviyede incelenmiştir. Örgü açısı ve örgü türü, malzemenin tabakaları arasındaki ilişkiyi belirleyen önemli faktörlerdir. Doluluk oranı, malzemenin iç yapısındaki boşlukları belirlemektedir. Çatlak uzunluğu ise malzeme dayanıklılığını ve yapısal bütünlüğünü etkileyen olası bir hasar durumunu modelleyen temel bir faktördür. Tüm bu değişkenler üç farklı seviyede ele alınıp PLA malzemesinin mod I kırılma davranışı mukayeseli şekilde belirlenmiştir. Elde edilen yük-yer değiştirme eğrileri ile her bir test koşuluna ait kırılma tokluğu hesaplanmış ve tüm değişken ve seviyelerin sonuçlar üzerindeki etkisi Taguchi eniyileme yöntemi ile tayin edilmiştir.