به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "ساخت افزایشی" در نشریات گروه "مکانیک"

تکرار جستجوی کلیدواژه «ساخت افزایشی» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • سجاد لهراسبی، سهیل نخودچی*

    سوپر آلیاژ اینکونل718 به دلیل خواص خوب در دمای بالا به شکل گسترده ای در صنایع مختلف مصرف می شود. تولید قطعات از جنس سوپرآلیاژ اینکونل718 به روش ذوب لیزر انتخابی امکان تولید قطعات با هندسه پیچیده را فراهم می سازد. براین اساس بهبود خواص مکانیکی قطعات تولید شده به روش ذوب لیزر انتخابی با استفاده از فرایندهای ثانویه استحکام بخشی حائز اهمیت می باشد. در این پژوهش تاثیر پیش کرنش سرد بر استحکام کششی و فشاری نمونه های سوپرآلیاژ اینکونل718 تولید شده به روش ذوب لیزر انتخابی بررسی شده است. نمونه های آزمایش با روش ذوب لیزر انتخابی تولید شده و تحت بارگذاری تک مرحله ای (%5-%15-%30) و دو مرحله ای (%4-%12-%16) قرار گرفته است. به منظور بررسی تاثیر بارگذاری اولیه بر خواص مکانیکی از آزمون کشش، آزمون فشار و آزمون سختی و برای بررسی رفتار میکروساختار از میکروسکوپ نوری استفاده شد. طبق نتایج بدست آمده استحکام تسلیم و استحکام نهایی کششی سوپرآلیاژ اینکونل718 در راستای محور Y (صفحه XY) بعد از اعمال30% کرنش اولیه در راستای محور تولید (Z) معادل 8/31% و 6/11% افزایش یافته است. استحکام تسلیم فشاری سوپرآلیاژ اینکونل718 با افزایش پیش کرنش به %30 معادل 3/79% در راستای جهت تولید (Z) افزایش یافته است. به عبارت دیگر اعمال پیش کرنش در راستای محور Z  بر استحکام فشاری در صفحه XZ  به عنوان کرنش اصلی و بر استحکام کششی در صفحه XY  به عنوان کرنش برشی بر قطعه تاثیر گذار می باشد. اعمال پیش کرنش تا 30% تاثیر کمی بر خواص سختی سوپرآلیاژ اینکونل718 دارد. نتایج حاصل از اعمال بارگذاری در دو مرحله بیانگر بهبود استحکام با افزایش تعداد مراحل بارگذاری بدلیل وجود پدیده کارسختی می باشد.

    کلید واژگان: اینکونل 718, ساخت افزایشی, ذوب لیزر انتخابی, استحکام بخشی, پیش کرنش سرد
    Sajjad Lohrasbi, Soheil Nakhodchi*

    Inconel 718 superalloy is widely used in various industries due to its excellent high-temperature properties. The production of components made from Inconel 718 superalloy through the Selective Laser Melting (SLM) method enables the fabrication of parts with complex geometries. Therefore, improving the mechanical properties of parts produced by SLM using secondary strengthening processes is of great importance. This study investigates the effect of cold pre-strain on the tensile and compressive strength of Inconel 718 superalloy samples produced by SLM. The test specimens were produced by the SLM method and subjected to single-stage (5%-15%-30%) and two-stage (4%-12%-16%) loading. To examine the impact of initial loading on mechanical properties, tensile, compression, and hardness tests were performed, and the microstructure behavior was analyzed using an optical microscope. The results indicate that the yield strength and ultimate tensile strength of the Inconel 718 superalloy in the Y-axis (XY plane) increased by 31.8% and 11.6%, respectively, after applying a 30% initial strain along the Z-axis. The compressive yield strength of Inconel 718 superalloy increased by 79.3% in the Z-direction with a 30% pre-strain. In other words, applying pre-strain along the Z-axis affects the compressive strength in the XZ plane as the principal strain and the tensile strength in the XY plane as the shear strain. Increasing pre-strain to 30% has a minimal effect on the hardness properties of Inconel 718 superalloy. The results from the two-stage loading process indicate an enhancement in strength with the increase in the number of loading stages, attributed to the work-hardening phenomenon

    Keywords: Inconel 718, Additive Manufacturing, Selective Laser Melting, Strengthening, Cold Pre-Strain
  • سعید کرباسفروش، علیرضا حاجی علی محمدی*
    به دلیل نسبت بالای استحکام به وزن دو ماده آلومینیم و الیاف کربن، کاربرد این دو ماده و اتصال آن ها به یکدیگر در صنعت خودروسازی و هوافضا در حال گسترش است. هدف اصلی از انجام این پژوهش، تشکیل یک سازه سه بعدی متشکل از سه لایه ورق متصل شده به یکدیگر با استفاده از فرایند ساخت افزایشی اولتراسونیک می باشد. این سازه سه لایه ای به صورت دولایه آلومینیوم 6061 در دوطرف و یک لایه پلیمر بهبود یافته با الیاف کربن لایه چینی شده است. در نهایت با دستگاه آزمون کشش، استحکام کششی برشی سطح مقطع جوش تمامی 15 نمونه آزمایشی، بر حسب مگاپاسکال اندازه گیری شد. طراحی آزمایش با روش پاسخ سطح، نوع باکس بنکن انجام شد. سه پارامتر توان، زمان و فشار و هر کدام در سه سطح به عنوان پارامترهای متغیر در نظر گرفته شده است. به منظور طراحی آزمایش و همچنین تحلیل و بررسی داده های آزمون، از نرم افزار دیزاین اکسپرت بهره گرفته شده است. نمودارهای تاثیر هرکدام از پارامترها استخراج شد و پارامترهای بهینه نیز بدست آمد. نتایج نشان داد که پارامتر توان اولتراسونیک بیشترین و پارامتر فشار کمترین تاثیرگذاری در استحکام کششی برشی جوش را دارند. بیشترین استحکام کششی برشی با پارامترهای توان 1400 وات، زمان 4/0 ثانیه و فشار 7 بار برابر با حدود 92 مگاپاسکال بدست آمد.
    کلید واژگان: جوشکاری اولتراسونیک, ساخت افزایشی, CFRP, استحکام جوش
    Saeed Karbasforoosh, Alireza Hajialimohammadi *
    Due to the high strength to weight ratio of aluminum and carbon fiber, The use of these two materials and their connection to each other is expanding in the automotive and aerospace industry. The main purpose of this research is to connect three layers of sheets to each other layer by layer, consisting of two layers of aluminum 6061 T6 on both sides with a thickness of 1 mm and a layer of CFRP with a thickness of 0.7 mm in the middle, which was done successfully. 15 pieces of aluminum and CFRP sheets were divided into 25 x 60 mm pieces connected to each other layer by layer using ultrasonic metal welding machine. Finally, with the tensile testing machine, the shear tensile strength of the weld cross-section of all 15 test samples was calculated and measured. The design of the experiment was done with the response surface method, the box behnken type, and three parameters of power, time, and pressure, each at three levels, are considered as variable parameters. In order to design the experiment as well as analyze and check the test data, Design Expert software has been used. In the following, the graphs of the influence of each of the parameters were extracted and the optimal parameters were also obtained. The highest shear tensile strength was obtained with power parameters of 1400 watt, time of 0.4 seconds and pressure of 7 bar equal to about 92 MPa.
    Keywords: Ultrasonic Welding, Additive Manufacturing, CFRP, Weld Strength
  • رضا زنگنه، امین صفی جهان شاهی، بهنام آخوندی*

    با ظهور و گسترش فرآیندهای ساخت افزایشی، به ویژه فرآیند لایه نشانی ذوبی، تحقیقات وسیعی در مورد این فرآیندها صورت پذیرفته است. یکی از حوزه های تحقیقاتی مهم مربوط به استحکام بخشی به قطعات چاپ شده به روش لایه نشانی ذوبی است. این فرآیند امکان تولید ساختارهای پیچیده و شخصی سازی قطعات را امکان پذیر می سازد. از طرفی ماده پلی لاکتیک اسید یکی از اصلی ترین مواد مورد استفاده در این فرایند است که به دلیل خواص زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری، بیشتر از سایر مواد مورد توجه قرارگرفته است. در این پژوهش، اثر عملیات حرارتی آنیل کردن بر استحکام و مدول فشاری نمونه های متخلخل با رویکرد استفاده در مهندسی بافت به عنوان جایگزین بافت استخوانی، مورد بررسی قرارگرفته است. نمونه ها با الگوی لرزشی، شبکه ای و لانه زنبوری و با درصدهای پر شدن 40، 70 و 100 چاپ سه بعدی می شوند. علاوه بر این اثر دو پارامتر عرض روزن رانی و ارتفاع لایه ها نیز مورد بررسی قرارگرفته است. به منظور ایجاد ساختارهای متخلخل با تخلخل های به هم پیوسته، الگوی پر شدن در هر لایه به میزان مشخص دوران کرده و این امر سبب معرفی ساختارهای متخلخل جدیدی می شود که این ساختارها می توانند کاربردهای وسیعی مانند به کارگیری به عنوان داربست در مهندسی بافت، داشته باشند. بعد از ارزیابی خواص مکانیکی فشاری نمونه ها، نمونه های مشابه عملیات حرارتی شده و سپس خواص مکانیکی فشاری آن ها نیز ارزیابی گردید. نتایج حاصل شده نشان می دهد که حداکثر استحکام و مدول فشاری در نمونه با عرض روزن رانی 6/0 میلی متر، ارتفاع لایه 25/0 میلی متر، الگوی پر شدن لرزشی و درصد پر شدن 100 اتفاق می افتد. مقادیر استحکام و مدول فشاری برای نمونه عملیات حرارتی نشده به ترتیب برابر با 51/84 مگاپاسکال و 28/2 گیگاپاسکال و برای نمونه عملیات حرارتی شده به ترتیب برابر با 44/105 مگاپاسکال و 29/2 گیگاپاسکال است.

    کلید واژگان: ساخت افزایشی, چاپگر سه بعدی, عملیات حرارتی, استحکام و مدول فشاری, پارامترهای چاپ
    Reza Zanganeh, Amin Safi Jahanshahi, Behnam Akhoundi*

    With the emergence and expansion of additive manufacturing processes, especially the fused deposition modeling process, extensive research has been conducted on these processes. One important research area is strengthening the printed parts by the fused deposition modeling method. One of the main areas of research is related to the strengthening of printed parts by the fused deposition modeling method. This process enables the production of complex structures and the customization of parts. On the other hand, polylactic acid material is one of the main materials used in this process, which has been noticed over other materials due to its biocompatibility and biodegradability properties. In this research, the effect of annealing heat treatment on the compressive strength and modulus of porous samples has been investigated with the approach of using them in tissue engineering as a scaffold for bone tissue. The samples are 3D printed with wiggle, grid, and honeycomb patterns and with filling percentages of 40, 70, and maximum. In addition, the effect of two parameters, the extrusion width, and the layer height, has also been investigated. To create porous structures with interconnected porosities, the pattern of filling in each layer is rotated to a certain extent, and this causes the introduction of new porous structures that can have wide applications such as being used as scaffolds in tissue engineering. After evaluating the compressive mechanical properties of the samples, the same samples were heat treated, and then their compressive mechanical properties were also evaluated. The obtained results show that the maximum compressive strength and modulus occur in the sample with an extrusion width of 0.6 mm, layer height of 0.25 mm, wiggle filling pattern, and maximum filling percentage. The values ​​of compressive strength and modulus for the non-heat-treated sample are equal to 84.51 MPa and 2.28 GPa respectively and for the heat-treated sample, it is equal to 105.44 MPa and 2.29 GPa respectively.

    Keywords: Additive Manufacturing, 3D Printer, Heat Treatment, Compressive Strength, Modulus, Printing Parameters
  • سهیل نخودچی*، کیومرث شاکرمی، هادی سلماسی

    اینکونل 718 به دلیل خواص مکانیکی فوق العاده در طیف گسترده ای از صنایع نفت و گاز، هسته ای، هوایی و... استفاده می شود. استفاده از روش ساخت افزایشی جهت تولید قطعات با سرعت در حال افزایش می باشد. با توجه به محدودیت های ابعادی که در ساخت قطعات به روش ساخت افزایشی وجود دارد این قطعات در کاربردهای متفاوت باید به سایر قطعات به کمک روش های مرسوم اتصال دهی مانند جوشکاری متصل شوند. در این تحقیق به تحلیل حرارتی جوشکاری پلاسما یک ورق اینکونل 718 ساخته شده به روش ذوب لیزری انتخابی با استفاده از نرم افزار آباکوس پرداخته می شود. حرارت ورودی با توزیع گوسی توسط زیر برنامه دیفلاکس با زبان برنامه نویسی فرترن به مدل وارد گردید. جهت اعتبار سنجی مدل حرارتی، اندازه گیری دما حین انجام فرآیند جوشکاری با استفاده از ترموکوپل انجام گرفت و تطابق نسبتا مناسبی بین نتایج آنالیز حرارتی عددی و تجربی مشاهده شد. بررسی های میکروساختار توسط میکروسکوپ نوری بر روی نمونه های جوشکاری شده صورت گرفت و ریزساختار فلز پایه، ذوب و منطقه متاثر از حرارت مورد بررسی قرار گرفت. ساختار دندریتی در ناحیه جوش و رخ دادن تبلور مجدد در ناحیه متاثر از حرارت مشهود بود. نتایج آزمون کشش نشان داد که نمونه بدون جوش دارای حد تسلیم و شکل پذیری بالاتری است.

    کلید واژگان: اینکونل718, تحلیل حرارتی, جوش پلاسما, ساخت افزایشی, ذوب لیزری انتخابی
    Soheil Nakhodchi*, Kiumars Shakarami, Hadi Salmasi

    Inconel 718 is used in a wide range of industries such as oil and gas, nuclear, aviation, and etc. due to its excellent mechanical properties. The use of additive manufacturing (AM) to manufacture parts is increasing rapidly Due to the dimensional limitations in the manufacturing of parts using the additive manufacturing methods, these parts must be connected to other parts in different applications with the help of conventional methods such as welding. In this research, the thermal analysis of plasma welding of an Inconel 718 sheet made by SLM method using ABAQUS software is discussed. Input heat with Gaussian distribution was entered into the model by DFLUX subprogram with FORTRAN program language. In order to validate the thermal model, the temperature was measured during the welding process using a thermocouple. A relatively good match is observed between the numerical and experimental thermal analysis results. The microstructure of the welded samples was examined with an optical microscope and the microstructure of base metal, fusion zone, and heat affected zone were investigated. The dendritic structure in the welding area and the occurrence of recrystallization in the heat-affected area was evident. The tensile test results showed that the sample without welding has a higher yield and ductility.

    Keywords: Additive Manufacturing (AM), Inconel718, Plasma Welding, Selective Laser Melting (SLM), Thermal Analysis
  • سید مصطفی میرطبایی*، افشین جودکی، مرتضی طاهرنیا

    امکان ساخت هندسه پیچیده کانال های خنک کننده منسجم، با روش های معمول ماشین کاری مقدور نیست، بنابراین با استفاده از فرآیندهای ساخت افزایشی مانند فرآیند ذوب لیزر انتخابی امکان ایجاد کانال ها در قالب فراهم می شود. قطعات ایجاد شده به روش ذوب لیزر انتخابی همواره با تخلخل مواجه هستند،که این مقدار تخلخل وابسته به پارامترهای فرآیند متغیر می باشد، از سوی دیگر توانایی ساخت مواد متخلخل توسط فرآیند ذوب لیزر انتخابی باعث شده است این مواد با توجه به خصوصیاتی نظیر چگالی کمتر و انتقال حرارت بهتر در صنایع هوا فضا، خودرو، مصارف پزشکی و مبدل های حرارتی نظر محققان را جلب کند و با توجه به این که تخلخل علاوه بر تاثیر مستقیم بر روی خواص مکانیکی بر روی انتقال حرارت تاثیر می گذارد. در این پژوهش به بررسی اثر تخلخل بر انتقال حرارت در قالب پرداخته شد، ابتدا مدل و قالب طراحی شده است و به منظور بررسی اثر تخلخل چهار مدل شبیه سازی با درصد تخلخل های حجمی 0، 10، 20و30 در نرم افزار انجام و تحلیل گردید. بررسی و تحلیل نتایج نشان می دهد افزایش درصد تخلخل در قالب سبب افزایش سریع تر دما در قالب می شود. علاوه بر آن با افزایش درصد تخلخل در قالب نرخ کاهش دما در قالب بیشتر می شود و عملیات خنک کاری قطعه سریع تر رخ می دهد. بررسی نتایج بیشینه گرادیان حرارتی ماده بدون تخلخل در مقایسه با ماده 30 درصد تخلخل، افزایش 21درصدی گرادیان حرارتی در ماده متخلخل را نشان داده است. علاوه بر آن بیشینه شار حرارتی ماده بدون تخلخل در مقایسه با ماده 30 درصد تخلخل، کاهش22 درصدی شار حرارتی در ماده متخلخل را نتیجه داده است.

    کلید واژگان: قالب تزریق پلاستیک, تخلخل, انتقال حرارت, ساخت افزایشی, ذوب لیزر انتخابی
    Seyed Mostafa Mirtabaei*, Afshin Judaki, Morteza Taher Niya

    It is not possible to fabricate the complex geometry of coherent cooling channels with conventional machining methods, so channels can be created in the mold using additive manufacturing processes such as selective laser melting. Parts created by selective laser melting always have porosity, and the amount of porosity depends on process parameters. On the other hand, the ability to make porous materials with a selective laser melting process has made these materials with features such as lower density and better heat transfer in the aerospace industry, automobile, medical uses and heat exchangers to be the attention of researchers and according to Porosity Percentage, in addition to directly affecting mechanical properties, also affects heat transfer. In this research, the effect of porosity on heat transfer in the mold was investigated. First, the model and mold were designed, in order to investigate the effect of porosity, four simulation models with volume porosity percentage of 0, 10, 20 and 30% were performed and analyzed in the software. The analysis of the results shows that the increase in the percentage of porosity in the mold causes a faster increase in temperature in the mold, also with the increase in the percentage of porosity in the mold, the speed of temperature decrease in the mold increases. And the cooling of the part happens faster. Examining the results of the maximum thermal gradient of the non-porous material compared to the material with 30% porosity shows a 21% increase in the thermal gradient in the porous material

    Keywords: Plastic Injection Molding, Porosity, Heat Transfer, Additive Manufacturing, Selective Laser Melting
  • امین صفی جهان شاهی*
    با معرفی فرایندهای ساخت افزایشی و چاپگرهای سه بعدی، تحقیقات بسیار زیادی در این حوزه انجام گرفته و در حال انجام است. روش های مبتنی بر روزن رانی پلیمر که با نام لایه نشانی ذوبی شناخته می شوند یکی از پرکاربردترین روش های ساخت افزایشی هستند. بیشترین تحقیقات انجام شده در روش لایه نشانی ذوبی، مربوط به افزایش خواص مکانیکی نمونه های چاپ شده است. بهینه سازی پارامترهای فرایند، افزودن ذرات پرکننده فلزی و غیرفلزی، استفاده از عملیات پس پردازشگر (انواع عملیات حرارتی، استفاده از امواج التراسونیک و غیره)، استفاده از الیاف پیوسته از اصلی ترین روش های به کار گرفته شده هستند. موثرترین روش در افزایش خواص مکانیکی به ویژه خواص مکانیکی کششی استفاده از الیاف پیوسته با استحکام بالا نظیر کربن، شیشه و آرامید است. البته استفاده از الیاف پیوسته طبیعی مانند کتان، کنف و غیره نیز مورد توجه بوده است. هدف از این پژوهش بررسی خواص فشاری نمونه های چاپ سه بعدی شده به روش لایه نشانی ذوبی است. در این راستا استحکام فشاری نمونه های پلیمری از جنس پلی لاکتیک اسید خالص و نیز نمونه مرکب پلی لاکتیک اسید/الیاف پیوسته شیشه مورد بررسی قرار می گیرد. واضح است که اگر الیاف پیوسته در راستای اعمال بار فشاری قرار گیرند، توانایی تحمل بار فشاری را ندارند. لذا در این پژوهش با قرار دادن الیاف در جهت عمود بر جهت اعمال بار و با توجه به پدیده ایجاد کرنشی عرضی، الیاف تحت کشش قرارگرفته و استحکام فشاری نمونه مرکب نسبت به نمونه پلیمری خالص به میزان 10 درصد افزایش می یابد.
    کلید واژگان: ماده مرکب, ساخت افزایشی, چاپ سه بعدی, استحکام فشاری, الیاف پیوسته
    Amin Safi Jahanshahi *
    With the introduction of additive manufacturing processes and 3D printers, a lot of research has been done and is being done in this field. Methods based on polymer extrusion, known as fused deposition modeling, are one of the most widely used additive manufacturing methods. Most of the research done in the fused deposition modeling method is related to increasing the mechanical properties of the printed samples. Optimization of process parameters, addition of metal and non-metal filler particles, use of post-processing operations (types of heat treatment, use of ultrasonic waves, etc.), and use of continuous fibers are the main methods used. The most effective method for increasing mechanical properties, especially tensile mechanical properties, is the use of continuous fibers with high strength such as carbon, glass, and aramid. Of course, the use of continuous natural fibers such as linen, hemp, etc. has also been considered. This research aims to investigate the compressive properties of 3D-printed samples using the fused deposition modeling method. In this regard, the compressive strength of polymer samples made of neat polylactic acid and composite samples of polylactic acid/continuous glass fiber is investigated. It is clear that if the continuous fibers are placed in the direction of applying the compressive load, they are not able to withstand the compressive load. Therefore, in this research, by placing the fibers in the direction perpendicular to the direction of the load and considering the phenomenon of transverse strain, the fibers are subjected to tension, and the compressive strength of the composite sample increases by 10% compared to the pure polymer sample.
    Keywords: Composite Material, Additive Manufacturing, 3D Printing, Compressive Strength, Continuous Fibers
  • محمد شریفی زاده، نصرالله بنی مصطفی عرب*، امیر رفاهی اسکویی

    در سال های اخیر ساخت افزایشی اهمیت چشم گیری در زمینه تولید بدست آورده است. بیشتر تکنولوژی های ساخت افزایشی فلزات، شامل فرآیندهای ذوب و انجماد هستند که سبب ایجاد چالش های متالورژیکی می شوند. ساخت افزایشی اصطکاکی اغتشاشی یک روش ساخت افزایشی حالت جامد جدید می باشد که با چالش های متالورژیکی رایج در روش های ذوبی معمول مواجه نیست. از این فرآیند می توان برای ساخت نانوکامپوزیت های آلومینیوم سیلیکون کاربید که در صنایع مختلف از جمله نظامی، هوافضا، خودروسازی و... کاربردهای فراوانی دارند استفاده نمود. هدف اصلی این تحقیق، تحلیل تجربی اثر متغیرهای سرعت چرخشی ابزار، سرعت پیشروی ابزار و تعداد پاس ها  در فرآیند ساخت افزایشی اصطکاکی اغتشاشی بر ریزسختی و میزان سایش نانوکامپوزیت آلومینیوم سیلیکون کاربید تولید شده با این روش می باشد. بدین منظور، از روش سطح پاسخ و نرم افزار مینی تب برای طراحی آزمایش ها، تجزیه و تحلیل آماری و نیز بهینه سازی متغیرها استفاده شد. تنظیمات بهینه سازی چند منظوره با هدف افزایش ریزسختی و کاهش میزان سایش انتخاب شدند. ترکیب مقادیر بهینه متغیرها جهت دستیابی به اهداف بهینه سازی تعیین و نتایج بدست آمده صحت سنجی شد. نتیجه بهینه سازی با  مطلوبیت 0/87 در سرعت چرخش ابزار 1000 دور بر دقیقه، سرعت پیشروی ابزار 50 میلی متر بر دقیقه و تعداد پاس یک حاصل شد. پاسخ های بهینه پیش بینی شده 104 ویکرز برای ریزسختی و 0/013 گرم برای سایش در مقایسه با نتایج تجربی از در صد خطای کمی برخوردار بودند..

    کلید واژگان: ساخت افزایشی, نانوکامپوزیت, روش سطح پاسخ, بهینه سازی
    Mohammad Sharifizadeh, Nasrollah Bani Mostafa Arab *, Amir Refahi Oskouei

    In recent years, additive manufacturing has gained significant importance in the field of production. Most of the additive manufacturing technologies for metals involve melting and solidification processes, leading to metallurgical challenges. The friction stir additive manufacturing process is a novel solid-state method that does not face the common metallurgical challenges associated with the traditional melting methods. This process can be used for the production of aluminum-silicon carbide nanocomposites that find many applications in industries such as military, aerospace, automotive, etc. The primary objective of this research is to experimentally analyze the effect of tool rotational speed, tool traverse speed, and number of passes in friction stir additive manufacturing on the microhardness and wear amount of aluminum-silicon carbide nanocomposite manufactured by this method. To this end, the response surface method and Minitab software were used for experimental design, statistical analysis, and optimization of the parameters. Multi-objective optimization settings were selected to increase microhardness and reduce wear. The combinations of optimal values of the parameters were determined to achieve the optimization goals, and the results were validated. The optimization result with 0.87 desirability is obtained with a tool rotational speed of 1000 rpm, a tool traverse speed of 50 mm/min, and one pass. The predicted optimal responses of 104 Vickers for microhardness and 0.013 gr for wear had a small percentage of error compared to the experimental results.

    Keywords: Additive Manufacturing, Nanocomposite, Response Surface Method, Optimization
  • سید مرتضی موسوی، محمدرضا موحدی*
    فرایند مدل سازی رسوبی ذوب شده، یک تکنیک ساخت پیشرفته است که قطعات را به روش لایه به لایه می سازد. قطعات چاپ شده با این فرآیند به دلیل ساخت لایه ای، دارای کیفیت سطح پایین و دقت ابعادی ضعیف هستند. زبری سطح بالا، کاربرد این قطعات را در بسیاری از زمینه های کاربردی مانند هوافضا و پزشکی که نیازمند دقت و کیفیت سطح بالا هستند، محدود می سازد. پولیش لیزری یک فرآیند نوظهور صنعتی است که می تواند کیفیت سطح را بهبود بخشد. انتخاب صحیح پارامترهای لیزر بر هزینه و زمان پرداخت سطح قطعات ساخت افزایشی بسیار موثر است. در پژوهش حاضر تاثیر پارامترهای چاپگر سه بعدی و زاویه سطح نمونه های تولید شده بر زبری سطح قطعات، به صورت مجزا مورد مطالعه قرار گرفته است. میزان تاثیر هر یک از پارامترهای چاپ با ترسیم یک نقشه حرارتی تبیین و ضخامت لایه به عنوان مهم ترین پارامتر موثر بر زبری سطح معرفی گردیده است. همچنین روند تغییرات زبری بر اساس زاویه سطح قطعات چاپ شده در قالب یک نمودار مورد ارزیابی قرار گرفته شده و سپس روند نمایی از ارتباط پارامترهای چاپ و شکل هندسی قطعات چاپ شده با پارامترهای انتخابی لیزر به منظور دستیابی به بهترین کیفیت سطح ارائه گردیده است.
    کلید واژگان: ساخت افزایشی, پرداخت لیزری, زبری سطح, مدل سازی رسوبی ذوب شده
    Seyed Morteza Mousavi, Mohammad Reza Movahhedy *
    The fused deposition modeling process is an advanced manufacturing technique that builds parts layer_by_layer. Due to the layered construction, printed parts with this process have low surface quality and poor dimensional accuracy. high surface roughness limits the use of these parts in many fields of application such as aerospace and medicine, which require high precision and quality. Laser polishing is an emerging industrial process that can improve surface quality. correct selection of laser parameters greatly reduces the cost and time of surface treatment of additive manufacturing parts. In this research, the effect of 3D printer parameters and surface angle of the produced samples on the surface roughness of the parts was studied separately. The effect of each printing parameters is explained by drawing a thermal map and layering thickness is introduced as the most important parameter affecting the surface roughness. Also, the process of roughness changes is evaluated based on the angle of the printed surface in the form of a diagram. Then, the relationship between printing parameters and the geometric shape of printed parts with selected laser parameters was presented to achieve the best surface quality.
    Keywords: Additive Manufacturing, Laser Polishing, Surface Roughness, FDM
  • معصومه قائمی سرچشمه، امیرحسین بهروش*، سید کاوه هدایتی

    در این پژوهش ساخت نمونه های تقویت شده با سیم فلزی به عنوان جزء پیوسته تقویت کننده و همچنین محرک حافظ شکلی، در فرآیند ساخت افزایشی لایه نشانی مذاب (FDM) چاپ شد. مواد حافظ شکلی زیر مجموعه ی مهمی از مواد هوشمند هستند که  شکل اصلی خود را به خاطر سپرده و پس از اعمال تغییر شکل در پاسخ به یک محرک خاص مانند گرما، مغناطیس، الکتریسیته، رطوبت و غیره، شکل اصلی خورد را بازیابی می کنند. محرک های مواد حافظ شکلی به دو دسته کلی مستقیم و غیر مستقیم دسته بندی می شوند. تحریک مستقیم این مواد جهت بازیابی شکلی در برخی موارد ممکن نبوده و معرفی راهکارهایی جهت افزودن قابلیت تحریک غیر مستقیم به این مواد می تواند دامنه کاربرد این مواد را افزایش دهد. در این پژوهش سیم فلزی کروم-نیکل به عنوان عامل تقویت کننده جهت بهبود خواص مکانیکی و همچنین افزودن قابلیت تحریک غیر مستقیم مواد با اعمال اختلاف پتانسیل با استفاده از روش آغشته سازی هم زمان در فرآیند FDM استفاده شده است. افزودن الیاف پیوسته به روش آغشته سازی همزمان در حین چاپ قطعات، افزایش چشم گیر خواص مکانیکی نمونه های پلیمری را به همراه دارد. مطابق نتایج به دست آمده برای سیم فلزی با قطر 0/15 میلی متری مقدار افزایش استحکام کششی برای نمونه های 5 و 10 درصدی به ترتیب برابر با 63 و 134 درصد بوده است. مقدار افزایش استحکام خمشی برای نمونه های تقویت شده با 5 و 10 درصد سیم فلزی به ترتیب برابر با 10 و 105 درصد بوده است.

    کلید واژگان: ساخت افزایشی, لایه نشانی مذاب, سیم پیوسته فلزی, خواص مکانیکی, کامپوزیت
    Masoumeh Ghaemi Sarcheshmeh, Amir Hossein Behravesh *, Seyyed Kaveh Hedayati

    In this study, samples reinforced with continuous metal wire as both a reinforcing component and a shape memory actuator were printed via the Fused Deposition Modeling (FDM) additive manufacturing method. Shape memory materials are a significant subset of smart materials that can recover their original shape in response to a specific stimulus such as heat, magnetism, electricity, moisture, etc. The stimuli for shape memory materials are generally classified into two main categories: direct and indirect. In some cases, direct stimulation may not be possible for shape recovery, and introducing solutions for adding indirect stimulation capability to these materials can expand their application range. In this study, the chromium-nickel metal wire was used as a reinforcing agent to improve the mechanical properties and introduce indirect stimulation capability to the materials by applying voltage simultaneously using the in-situ impregnation method in the FDM process. Adding continuous fibers through the in-situ impregnation method during the printing of parts significantly enhances the mechanical properties of polymeric samples. According to the obtained results for a 0.15 mm diameter metal wire, the increase in tensile strength for 5% and 10% reinforced samples was 63% and 134%, respectively. The increase in flexural strength for samples reinforced with 5% and 10% metal wire was 10% and 105%, respectively.

    Keywords: Additive Manufacturing, Fused Deposition Modeling, Continuous Metal Wire, Mechanical Properties, Composites
  • فرشید جعفریان*، محمد مقداد فلاح، محسن بهرامی یاراحمدی

    امروزه توسعه ابزارهای عددی قابل اعتماد برای پیش بینی یکپارچگی سطح ماشینکاری شده از اهمیت اولیه برخوردار شده است. این مقاله یک مدل FE سفارشی جدید را برای پیش بینی تغییرات ریزساختاری ایجاد شده در طول تراشکاری آلیاژ Ti6Al4V ذوب شده با پرتو الکترونی (EBM) تحت برش خشک معرفی می کند. ریزساختار سوزنی ریز عجیب و غریب مواد و تنوع نانو سختی با استفاده از یک زیربرنامه کاربر در مدل FE مدل سازی و پیاده سازی می شوند. مدل FE توسعه یافته امکان پیش بینی ریزساختار (ضخامت لاملا آلفا)، تغییرات نانو سختی ناشی از عملیات ماشین کاری در شرایط خشک را فراهم می کند. در ابتدا مدل با مقایسه ضخامت فاز الفا لامیا و همچنین نانو سختی پیش بینی شده با نیروی آزمایشی تحت چند شرایط برش کالیبره و اعتبارسنجی می شود. سپس با استفاده از مدل ماده اعتبار سنجی شده به پیش بینی تاثیرات زوایای ابزار بر روی ضخامت فاز لامیا و همچنین نانو سختی پرداخته شد.

    کلید واژگان: یکپارچگی سطح, ساخت افزایشی, ماشینکاری خشک, آلیاژ Ti6Al4Vو قابلیت ماشینکاری
    Farshid Jafarian*, Mohammad Meghdad Fallah, Mohsen Bahrami Yarahmadi

    The development of reliable numerical tools for predicting the integrity of machined surfaces is significant. This paper introduces a new customized FE model to predict the deformation during turning of electron beam fused (EBM) Ti6Al4V alloy under dry cutting. The needle microstructure and exotic nano-hardness types of materials are modeled and implemented using a user subroutine in the FE model. The developed FE model provides the possibility of predicting the microstructure (thickness of alpha lamella), the changes in nano-hardness caused by machining operations in dry conditions.

    Keywords: Surface Integrity, Additive Manufacturing, Ti6Al4V Alloy, Machinability, Dry machining
  • فرشید جعفریان*، محمدمقداد فلاح، محسن بهرامی یاراحمدی

    تیتانیوم و آلیاز های آن مخصوصا آلیاژ Ti6Al4V به دلیل دارا بودن خواص منحصر به فرد در صنعت هوا و فضا و پزشکی کار برد بسیاری دارند.  تولید آلیاژ Ti6Al4V به روش افزایشی به دلیل ویژگی این روش بسیار مورد توجه قرار گرفته است. علی رغم محاسن قابل توجه روش های AM، کیفیت سطح و دقت ابعادی ضعیف قطعات تولید شده از محدودیت های روش ساخت افزایشی می باشد. بنابراین، معمولا عملیات ماشینکاری پرداخت برای قطعات تولیدی با روش های AM مورد نیاز است تا محدودیت های روش ساخت افزایشی بر طرف گردد. در نتیجه دستیابی به پارامتر های بهینه از روش سریعتر و مقرون به صرفه تر بسیار حایز اهمیت می باشد.در این مقاله شبیه سازی ماشینکاری برودتی آلیاژ EBM Ti6Al4V   به منظور مطالعه تغییرات میکرو ساختاری انجام شده است. با مقایسه نتایج تجربی و شبیه سازی مدل ماده اعتبار سنجی گردید.سپس با استفاده از مدل FE  اعتبار سنجی شده به تاثیرات سرعت برشی در نیرو های ، بار های حرارتی و میکرو سختی پرداخته شد.

    کلید واژگان: یکپارچگی سطح, ساخت افزایشی, ماشینکاری برودتی, آلیاژ Ti6Al4V
    Farshid Jafarian*, MohammadMeghdad Fallah, Mohsen Bahrami Yarahmadi

    Titanium and its alloys, especially the Ti6Al4V alloy, have many uses in the aerospace and medical industries due to their unique properties. The production of Ti6Al4V alloy by additive method has been very much considered due to the characteristic of this method. But due to the fact that these parts also require final machining. As a result, it is very important to achieve optimal parameters from a faster and more economical method. In this article, simulation of cryogenic machining of EBM Ti6Al4V alloy in order to study microstructural changes. done. It was validated by comparing the experimental results and simulation of the material model. Then, using the validated FE model, the effects of shear speed on forces, thermal loads and microhardness were discussed.

    Keywords: Surface Integrity, Additive Manufacturing, Cryogemic Machining, Ti6Al4V Alloy
  • ساحل محمدی قلعه نی، محمدحسین صادقی*

    در بخش اول این مطالعه به بررسی خواص مکانیکی سلول آگزیتک (با نسبت پواسون منفی) با ساختار یکنواخت با هدف طراحی کاشتنی استخوان فمور انسان پرداخته شده است. از سلول های آگزیتک به منظور افزایش سطح تماس کاشتنی و استخوان تحت بارهای کششی استفاده شده است. مدول الاستیک ساختار یکنواخت آگزیتک با روش های عددی، تحلیلی و تجربی در جهت y به دست آمد. در روش تجربی نمونه ها به روش ساخت افزایشی پرینت شدند و خواص الاستیک نمونه های پرینت شده با استفاده از آزمون فشار به دست آمدند. مقایسه مدول الاستیک شبیه سازی تحلیلی و عددی با آزمون های تجربی در جهت y نشان داد که انطباق خوبی بین نتایج وجود دارد. در بخش دوم از ساختار گرادیانی به منظور کاهش سپر تنش (Stress Shielding) در سطح تماس کاشتنی و استخوان و افزایش کارایی کاشت کاشتنی استفاده شده است. در ساختار گرادیانی مدول الاستیک در سطوح تماس با استخوان نزدیک مدول الاستیک استخوان در نظر گرفته شده است و به تدریج در لایه های بعدی افزایش می یابد. مدول الاستیک ساختار گرادیانی به دو روش عددی و تحلیلی محاسبه شد. در روش عددی مدول الاستیک از نرم افزار آباکوس و کدنویسی در متلب به دست آمد. میزان اختلاف مدول الاستیک در این دو روش 4/8 درصد به دست آمد، که نشان می دهد انطباق قابل قبولی بین نتایج وجود دارد.

    کلید واژگان: ساخت افزایشی, حل عددی, ساختار گرادیانی, ایمپلنت مفصل ران
    Sahel Mohammadi Ghalehney, MohammadHossein Sadeghi *

    In the first part of this study, the mechanical properties of the uniform auxetic unit cell (negative Poisson’s ratio) have been investigated for application in the hip implant. We used auxetic cells to increase the contact surface between implant and bone under tensile loads. The elastic modulus of the uniform auxetic structure have been obtained by numerical, analytical and experimental methods in y direction. Comparing the elastic modulus in y direction of the analytical and numerical simulation with experimental tests showed there are a good agreement between the results. In the second part, the gradient structure has been used in order to reduce the stress shielding on the contact surface of the bone and implant, increase the efficiency of implant replacement and reduce infection. In the gradient structure, the elastic modulus in the contact surfaces is considered close to the elastic modulus of the bone, and gradually increases in the next layers. The elastic modulus of the gradient structure was calculated by two numerical and analytical methods. In the numerical method, the elastic modulus was obtained from Abaqus software and coding on MATLAB. The difference of the elastic modulus in these two methods was 4.8%, which shows that there is an acceptable agreement between the results.

    Keywords: Additive Manufacturing, Numerical solution, Gradient Structure, Hip Implant
  • هدیه مجاوری آگاه، مسعود عسگری*
    امروزه استفاده از تکنولوژی پیشرفته ساخت افزودنی، امکان ایجاد ساختارهایی با هندسه ی پیچیده و با هزینه ی کم را ممکن ساخته است. در این پژوهش با الهام از بافت متخلخل چوب ساختار شبکه ای گرادیانی بر اساس سلول واحد بیضی، طراحی شده است. با تغییر تدریجی ابعاد سلول واحد بر حسب نسبت ابعادی مختلف و تکرار آن در دو راستای عمود برهم لایه ها و با چینش خطی آنها، ساختارهای شبکه ای گرادیانی پدید آمده است که قابلیت گرادیانی کردن خواص را در تمام نقاط سازه دارد. ویژگی های هندسی نمونه ها با دقت بسیار خوبی بر اساس روابط تحلیلی برآورد شده است خواص مکانیکی از شبیه سازی سلول های واحد، لایه ها و سازه ها در دو جهت عمود برهم در نرم افزار Abaqus بدست آمده اند. به منظور صحت سنجی نتایج، نمونه ی پلیمری با استفاده از روش DLP ساخته و تحت آزمایش فشار قرارگرفته است. نسبت مدول الاستیک در راستای عرضی به محوری در ساختار یکنواخت برابر 5 و این نسبت با کاهش نسبت تغییرات راستای محوری از 1 به 75/0، 8/8 خواهد بود. همچنین با مقایسه ی سازه های گرادیانی نسبت به یکنواخت، با کاهش 3/0 و 2 درصدی تخلخل با تغییر یکی از ضرایب ابعادی عرضی یا طولی به 75/0، مدول الاستیک به ترتیب 6/2 و 77/2 برابر خواهد شد. این طراحی امکان ایجاد قطعاتی سبک با خواص هندسی و مکانیکی سفارشی شده براساس اولویت های طراحی و قیود هندسی، با انتخاب ضرایب هندسی مناسب را فراهم می آورد که می تواند در تولید ایمپلنت های پزشکی مورد استفاده قرار گیرد.
    کلید واژگان: سازه شبکه ای, تخلخل گرادیانی, ساخت افزایشی, الهام از طبیعت, خواص مکانیکی
    Hedyeh Mojaveryagah, Masood Asgari *
    The use of additive manufacturing provides the opportunity to create complex geometries at a low cost. This paper introduces a novel nature-inspired additive manufactured graded lattice structure based on an elliptic unit cell. Altering the unit cells' dimensions by the dimension ratios in each repetition results in a graded layer. Linear tessellated layers provide a highly porous, graded structure whose specific properties can be customized at any spatial location. Geometric features were calculated with high accuracy using analytical analysis. Abaqus simulations were utilized to determine the mechanical properties of unit cells, layers, and lattices. A compression test was conducted on a polymer specimen made by the DLP technique to validate the results. For a conformal model, the elastic modulus along the latitude axis is five times bigger than the value along the longitude axis. An 8.8-fold increase in the elastic modulus is achievable by decreasing the longitude ratio from 1 to 0.75. A reduction of 0.3% in porosity by setting the longitude ratio to 0.75 and a decrease of 2% in porosity by lessening the latitude ratio to 0.75 results in increases of 2.6 and 2.77 folds in the elastic modulus along two directions, respectively. It is possible to tailor geometrical and mechanical properties to meet any design preference by selecting the proper dimension ratios, which can be utilized for medical implant design.
    Keywords: Lattice structure, Graded porous material, Additive Manufacturing, Nature-inspired, Mechanical Properties
  • محمد صالحی، جمال زمانی اشنی، سیاوش مویدی مانیزانی

    روش های ساخت افزایشی به عنوان نوین ترین فرآیندهای ساخت قطعات در حوزه های پزشکی و صنعت در سال های گذشته، پیشرفت شایانی نموده اند. از بین روش های موجود، یکی از پرکاربردترین روش های پایه پلیمری، پردازش دیجیتال نوری (DLP) </strong>با بهره گیری از غشاءهای انعطاف پذیر است. از چالش های اصلی ساخت قطعات پلیمری لایه به لایه و بدون لایه، صحت ابعادی در راستای محور عمودی و صفحه ای قطعات چاپ شده است. در این مقاله با استفاده از سامانه طراحی و ساخته شده و با بهره گیری از سه غشاء انعطاف پذیر اتیلن پروپیلن فلویورینه باضخامت های مختلف و رزین های Provision و Anycubic، به بررسی و تحلیل تجربی تاثیر  نحوه کالیبراسیون و فاصله اولیه بر روی صحت ابعادی قطعات چاپ شده درروش DLP پرداخته شده است. با بررسی نیروهای فشاری متاثر از فاصله اولیه، مشاهده گردید که با افزایش نیروی فشار هنگام تعیین فاصله اولیه، در غشاءهایی به ضخامت های 100، 150 و 200 میکرون، در هر دو رزین، با کاهش 17/5% - 34/1%  ضخامت قطعه همراه بوده که با قرارگیری در فاصله اولیه بهینه، می توان خطای حاصله را به مقدار قابل توجهی کاهش داد. همچنین کاهش ضخامت غشاء انعطاف </strong>پذیر، رابطه مستقیمی با افزایش صحت ابعادی در قطعات چاپ </strong>شده، برای هر دو رزین مذکور، داشته است.

    کلید واژگان: ساخت افزایشی, پردازش دیجیتال نوری, نیروی فشاری فاصله اولیه, صحت ابعادی, لایه نخست
    Mohammad Salehi, Jamal Zamani Ashani, Siavash Moayedi Manizani

    The additive manufacturing method, as the newest way of producing parts in medicinal and industrial fields, has made significant advancements in recent years. Among the existing methods, digital light processing (DLP) using flexible membranes is one of the most extensively utilized polymer-based approaches. Dimensional accuracy along the vertical and plane axis of the printed parts is one of the key issues in manufacturing polymer parts, both layer by layer and layerless. In this article, utilizing the system designed and manufactured in this faculty's laboratory, as well as three flexible fluorinated ethylene propylene membranes of varying thicknesses and Provision and Anycubic resins, the influence of the calibration technique and initial distance on the dimensional accuracy of printed parts in the DLP method have been investigated experimentally. By assessing the compressive forces caused by the initial distance, it was discovered that the compressive force increases when the initial distance was determined in membranes with thicknesses of 100, 150, and 200 microns in both resins, resulting in a 17.5% - 34.1% decrease of the part's thickness is caused by the fact that by positioning it at the appropriate initial distance, the resulting error can be greatly reduced. Furthermore, for both of the resins stated, reducing the thickness of the flexible membrane has a direct link with increasing the dimensional accuracy in the printed parts.

    Keywords: Additive manufacturing, Digital light processing, Initial distance, Dimensional accuracy, First layer
  • محمد صالحی، سیاوش مویدی مانیزانی، محمد شایسته، امیر منظور، جمال زمانی آشنی*

    در این پژوهش به منظور بررسی تاثیر ناحیه کنترل اکسیژن بر سرعت ساخت قطعات، از سامانه ساخت افزایشی به روش تولید پیوسته مایع واسط (CLIP) که توسط محققین همین مقاله طراحی و ساخته شده است، استفاده گردید. هدف اصلی مقاله افزایش سرعت ساخت قطعات متخلخل با 10 برابر سرعت بیشتر نسبت به روش پردازش دیجیتال نوری (DLP) است. اما برای دستیابی به این سرعت، بررسی میزان ارتفاع چاپ، میزان خرابی قطعه، و عمق پخت قطعه بسیار حایز اهمیت است. قطعا ناحیه کنترل اکسیژن به عنوان یکی از مهم ترین پارامترهای تاثیرگذار بر موارد مذکور خواهد بود. بنابراین به منظور ایجاد و کنترل حجم ناحیه در بردارنده اکسیژن، از غشاء های خاص نفوذ پذیر گاز ها در دو حالت پنجره ای شکل (جزیره ای و میکرو کانال)، به عنوان بستر ظرف رزین مایع استفاده گردید. سپس قطعاتی با ساختار متخلخل و پیچیده با استفاده از هرکدام از پنجره های فوق، با روش تولید پیوسته مایع واسط ساخته و مورد ارزیابی قرار گرفت. بر طبق یافته های این پژوهش استفاده از ظرف جزیره ای نسبت به ظرف میکرو کانال، علاوه بر بهبود کیفیت ظاهری قطعه، منجر به افزایش 107% مدت زمان قابلیت چاپ پیوسته پیش از شروع نیروی جدایش، کاهش 4/7 برابری بیشینه نیروی جدایش و افزایش30% در ارتفاع قطعه چاپ شده گردید.

    کلید واژگان: ساخت افزایشی, فتوپلیمریزاسیون, تولید پیوسته مایع واسط, ناحیه کنترل اکسیژن, چاپ پیوسته, بدون لایه
    Mohammad Salehi, Siavash Moayedi Manizani, Mohammad Shayesteh, Amir Manzour, Jamal Zamani*

    The additive manufacturing system using the continuous liquid interface production (CLIP) method, which was designed and constructed by the researchers of this article, was utilized in this research to examine the impacts of the oxygen control area's thickness on the speed of producing parts. The main goal of this research is to produce porous parts 10 times faster compared to the digital light processing (DLP) method. However, it's crucial to look at the printing height, the part failure rate, as well as the part curing depth in order to achieve this speed increase. One of the most crucial factors affecting the aforementioned circumstances is undoubtedly the oxygen control zone. Therefore, two window-shaped (island and microchannel) special gas-permeable membranes were utilized as the bed of the liquid resin container to generate this zone. Furthermore, employing each of the aforementioned windows, parts with a porous and complex structure were manufactured and evaluated. The usage of an island-like container increased the duration of continuous printing by 107% before the separation force begins, reduced maximum separation force by 4.7 times, and increased the height of the printed component by 30%, according to the study's findings. It also improved the part's visual quality.

    Keywords: Additive Manufacturing, Photopolymerization, Continuous liquid interface production, Oxygen control zone, Continuous printing, Layerless
  • عاطف نجفی، عباس ذوالفقاری*

    بهره گیری از تکنیک های ساخت افزایشی در علم پزشکی موجب تحولی عظیم در این زمینه و به خصوص در حیطه مهندسی بافت استخوان شده است. یکی از این تکنیک ها، فرآیند ساخت افزایشی ریزش مذاب می باشد که برای ساخت داربست های استخوانی استفاده می گردد. از دیدگاه مهندسی بافت استخوان، داربست های استخوانی باید علاوه بر ویژگی های مورد نیاز بیولوژیکی، دارای خواص مکانیکی قابل قبولی نیز باشند. در این پژوهش ابتدا پارامترهای چاپ شامل ارتفاع لایه، سرعت چاپ و تعداد فیلامنت در هر ردیف تعیین شد. داربست های استخوانی با 2 ماده مختلف پلی لاکتیک اسید (PLA) و پلی کاپرولاکتون (PCL) ساخته شد و تحت آزمونهای فشاری قرار گرفتند. نتایج تحلیل شده شامل مدول الاستیک و تنش تسلیم با نرم افزار Design Expert نشان دهنده ی آن بود که افزایش ارتفاع لایه موجب کاهش خواص مکانیکی و افزایش تعداد فیلامنت در هر ردیف باعث افزایش خواص مکانیکی داربست ساخته شده می گردد. به عنوان مثال برای داربست های ساخته شده از جنس PLA، حداکثر مدول الاستیک متعلق به داربست 12 فیلامنتی با ارتفاع لایه 1/0 می باشد که مقدار آن برابر با 319 مگاپاسکال بوده و حداقل مدول الاستیک متعلق به داربست 8 فیلامنتی با ارتفاع لایه 3/0 می باشد که مقدار آن برابر با 143 مگاپاسکال است. سرعت چاپ برای داربست های ساخته شده از جنس PLA، تاثیرقابل توجهی بر مدول الاستیک و تنش تسلیم نداشته ولی برای داربست های ساخته شده از جنس PCL، افزایش سرعت چاپ موجب کاهش مدول الاستیک می شود ولی اثر قابل توجهی بر تنش تسلیم ندارد.

    کلید واژگان: ساخت افزایشی, داربست استخوانی, پارامترهای چاپ, تست فشار, خواص مکانیکی
    Atef Najafi, Abbas Zolfaghari*

    The use of Additive Manufacturing (AM) techniques in medical science has resulted in a great change in this field, especially in bone tissue engineering. One of these techniques is the Fused Deposition Modeling (FDM) which is used to make bone scaffolds. From view point of bone tissue engineering, bone scaffolds must have acceptable mechanical properties in addition to the required biological properties. In this study, at first the printing parameters including layer height, printing speed and number of filaments in each row were determined and bone scaffolds were made with two different materials polylactic acid (PLA) and polycaprolactone (PCL) and were subjected to the compression tests. The results of Young’s modulus and yield stress analyzed in Design Expert software showed that increasing the layer height reduces the mechanical properties. Also, increasing the number of filaments in each row increases the elastic modulus of the scaffold. For example, for scaffolds made of PLA, the maximum modulus of elasticity belongs to 12 filament scaffolds with a layer height of 0.1, which is equal to 319 MPa, and the minimum elastic modulus belongs to 8 filament scaffolds with a layer height of 0.3, which is equal to 143 MPa. Printing speed for scaffolds made of PLA does not have a significant effect on the Young’s modulus and yield stress. But for scaffolds made of PCL, increasing the printing speed reduces the modulus of elasticity but it doesn’t have a significant effect on yield stress.

    Keywords: Additive Manufacturing, Bone Scaffold, Printing Parameters, Compression Test, Mechanical Properties
  • عباسعلی باقری، وحید فرتاش وند*، عبدالواحد کمی

    روش چاپ سه بعدی امکان تولید قطعات با هندسه پیچیده را در زمان کوتاه فراهم می کند. با این وجود قطعات تولیدی به دلیل ماهیت لایه ای آنها و وجود عیوبی مانند حفره ها و چسبندگی ضعیف بین لایه ای، خواص مکانیکی ضعیفی دارند. در این مقاله، استفاده از ارتعاشات فراصوت برای بهبود خواص مکانیکی قطعات پلیمری از جنس اکریلونیتریل-بوتادین-استایرن (ABS)[i] مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه ها با هندسه استاندارد آزمون کشش با استفاده از چاپگر سه بعدی رومیزی از نوع مدل سازی رسوب ذوبی [ii] ساخته شدند. برای بررسی اثر ارتعاشات بر روی پارامترهای فرایند چاپ، ضخامت لایه های پرینت در بازه 15/0، 2/0 و30/0 میلی متر و میزان پر شدن 60، 80 و 100 درصد انتخاب شد. همچنین، تاثیر مدت زمان اعمال ارتعاشات فراصوت (در محدوده 1 الی 2 ثانیه) بر روی خواص کششی مورد مطالعه قرار گرفت. برای بررسی اثر پارامترهای مورد اشاره، طراحی آزمایش به روش سطح پاسخ انجام پذیرفت. سپس آزمایش کشش تک محوری روی نمونه ها اجرا و با تحلیل واریانس داده ها بررسی شدند. نتایج نشان دادند که اعمال ارتعاشات فراصوت سبب بهبود قابل توجه در استحکام کششی قطعات پلیمری می شود که این اثرگذاری در ضخامت لایه کم، بیشتر است. همچنین، با افزایش مقدار درصد پرشدن، اثر ارتعاشات فراصوت بیشتر می شود که این می تواند ناشی از پیوند بهتر لایه های پرینت در اثر ارتعاشات فراصوت و کاهش میزان حفره ها در مقادیر پر شدن پایین باشد. از این رو، می توان انتظار داشت که با اعمال ارتعاشات فراصوت بر روی نمونه های حاصل از چاپ سه بعدی، از آنها در مدل های عملکردی مهندسی استفاده کرد.

    کلید واژگان: ارتعاشات فراصوت, پس پردازش, اکریلونیتریل-بوتادین-استایرن, چاپ سه بعدی, ساخت افزایشی
    Abbasali Bagheri, Vahid Fartashvand *, Abdolvahed Kami

    The 3D printing technology allows the production of parts with complex geometry quickly. However, the printed parts have poor mechanical properties due to the nature of their layers and the presence of defects such as cavities and poor adhesion between the layers. This paper investigates the use of ultrasonic vibrations to improve the mechanical properties of acrylonitrile-butadiene-styrene printed components. Samples were fabricated with standard geometry of tensile test using a desktop 3D FDM printer. Process parameters are layer thickness and infill. Also, the time of ultrasonic imposing was selected as a variable parameter. The thickness of the print layers are 0.15, 0.2, and 0.30 mm, and the infill is 60, 80, and 100%. The design of the experiment was performed by the response level method. Then the uniaxial tensile test was performed on the samples, and the data were analyzed by analysis of variance (ANOVA). The results showed that the application of ultrasonic vibrations significantly improves the tensile strength of printed parts, which is greater in lower thickness. Also, with increasing the infill, the effect of ultrasonic vibrations increases, which can be due to better bonding of the print layers due to ultrasonic vibrations and reducing the number of pores in the low infill values. Therefore, it is found that by applying ultrasonic vibrations to the 3D printed samples, their mechanical properties were improved and could be used in performance evaluation.

    Keywords: Ultrasonic Vibration, Post processing, Acrylonitrile butadiene styrene. 3D Printing. Additive manufacturing
  • محمد حسنی، داود اکبری*، امیرحسین بهروش، پویا فرجی کلجاهی

    در سال های اخیر، تلاش های قابل توجهی جهت ارزیابی کیفیت قطعات ساخته شده به روش ساخت افزایشی صورت گرفته است و تکنیک های مختلفی به کار گرفته شده است. شناسایی عیوب نقش بسیار مهمی در کنترل محصولات نهایی در صنعت چاپ سه بعدی دارد و یکی از عناصر کلیدی در ارزیابی نهایی تولید محسوب می شود. در این مقاله، دو نمونه مکعبی شکل از جنس پلیمر PLA دارای عیوب مصنوعی یکسان و میزان پرشوندگی بین لایه ای متفاوت، از طریق فرایند لایه نشانی مذاب (FDM) ساخته شد. جهت ارزیابی عیوب در این قطعات، از روش ترموگرافی فعال با تحریک حرارتی استفاده شده است. تحریک حرارتی نمونه ها به صورت پالس حرارتی با دو روش بازتابی و عبوری انجام شد. در ادامه برای اعتبارسنجی از نتایج به دست آمده، نمودار دما- پیکسل و نحوه توزیع دما برای هر نمونه رسم گردید. همچنین برای ایجاد سهولت در شناسایی و بهبود کیفیت تصاویر به دست آمده، اثر فیلتر گوسین بر روی تصاویر حرارتی نیز موردبررسی قرار گرفت. نتایج تجربی به دست آمده، کارایی بازرسی ترموگرافی با تحریک حرارتی، برای تشخیص عیوب در قطعات تولیدی با فرایند لایه نشانی مذاب را نشان  می دهد.

    کلید واژگان: آزمون غیرمخرب, ترموگرافی فعال, ساخت افزایشی, فرایند FDM
    Mohammad Hasani, Davood Akbari *, AmirHossein Behravesh, Pouya Faraji Kalajahi

    In recent years, considerable efforts have been deducted to evaluate the quality of various products. In this regard, quality control of products fabricated by the additive manufacturing methods has become a new interest. In the 3D printing industry, Defect detection could have a vital role in the final evaluation of products. In this study, artificial defects are located in PLA samples printed with different infills via the Fused Deposition Modeling (FDM) method. In order to detection of the mentioned defects in these parts, the Active IR Thermography was employed. Thermal stimulation was selected as excitation method. Two different excitation formation including transmission and reflection mode are used. In order to validate the results, the temperature-pixel diagram for each sample were illustrated. The effect of Gaussian filter on thermal images was also investigated to facilitate the identification of the obtained images. The experimental results indicated the capability of thermally stimulated thermographic inspection in detection of defects in FDM printed parts.

    Keywords: Nondestructive Test, Active Thermography, Additive manufacturing, FDM Process
  • محمدرضا الهامی*، مجید برزگر، محمدهادی حسین زاده

    تف جوشی انتخابی با لیزر یکی از روش های ساخت افزایشی بر مبنای بستر پودر است که امروزه کاربرد زیادی در صنایع مختلف دارد. در این فرآیند، مقدار جرم لایه نشانی شده، تاثیر قابل توجهی در کاهش تخلخل و کیفیت قطعات نهایی تولیدشده دارد. بدین منظور، در این پژوهش، سازوکاری برای بررسی و دستیابی به بیشترین مقدار جرم لایه نشانی شده در یک فرآیند لایه نشانی، طراحی و ساخته شد و برای اولین بار اثر پارامترهای سرعت، زاویه تیغه و درصد اضافی پودر مصرفی بر مقدار جرم یک لایه موردبررسی قرار گرفت. همچنین حالت بهینه به کمک روش طراحی مرکب مرکزی به دست آمد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که به ترتیب پارامترهای سرعت حرکت تیغه، زاویه زیر تیغه و درصد اضافی پودر بیشترین تاثیر را بر میزان جرم لایه نشانی شده دارند. به کمک مدل تجربی به دست آمده، جرم لایه نشانی شده در حالت بهینه 811/0 گرم پیش بینی شد که در این حالت سرعت برابر با 78/2 سانتی متر بر ثانیه، زاویه تیغه برابر با 1/3 درجه و میزان پودر اولیه 159 درصد باید باشد. برای صحت سنجی مدل، آزمایش تجربی بر مبنای پارامترهای حالت بهینه انجام شد که جرم لایه نشانی شده در این حالت 83/0 گرم اندازه گیری شد که نشان می دهد خطای مدل به دست آمده 2/2% است.

    کلید واژگان: ساخت افزایشی, تف جوشی انتخابی با لیزر, پخش پودر تیغه ای, طراحی مرکب مرکزی
    Mohammadreza Elhami *, Majid Barzegar, Mohammadhadi Hosseinzadeh

    Selective laser sintering is one of the methods of additive manufacturing based on powder bed which is widely used in various industries today. In this process, the amount of laminated mass has a high impact on reducing the porosity and quality of the final parts produced. For this purpose, in this study, a mechanism was designed and developed to investigate and achieve the maximum amount of laminated mass in a laminating process. The optimal state was obtained using the central composite design method. The results show that the parameters of blade velocity, angle under blade, and excess powder percentage have a greater effect on the amount of laminated mass, respectively. The optimized laminated mass was predicted by the experimental model to be 0.811 g, in which case the velocity is 2.78 cm / s, the blade angle is 3.1 ° and the initial powder content is 159%. To validate the model, the experimental experiment was performed based on the parameters of the optimal state, in which the laminated mass was measured 0.83 g, which shows that the error of the obtained model is 2.2%.

    Keywords: Additive manufacturing, Selective Laser Sintering, Blade powder dispersion, Central Composite Design
  • امیرمحمد منوچهری، محمد گلزار*، علی مسعودی، هادی قربانی
    مقاله پیش رو به بررسی خواص مکانیکی نمونه های کامپوزیتی با الیاف ممتد شیشه و ماتریس ترموپلاستیک ABS ساخته شده با روش ساخت افزایشی FDM پرداخته است. چاپگر طراحی شده برای تولید این کامپوزیت از فیلامنت پلیمری ABS و فیلامنت کامپوزیتی پیش آغشته ABS/GF استفاده می کند. فیلامنت پیش آغشته توسط یک خط تولید فیلامنت طراحی و تولید شده است. به منظور ساخت چاپگر سه بعدی با قابلیت چاپ کامپوزیت، یک چاپگر FDM به گونه ای تحت اصلاح قرار گرفت که توانایی چاپ کامپوزیت را داشته باشد. در نهایت بعد از ساخت چاپگر سه بعدی با قابلیت چاپ کامپوزیت، نمونه های مورد نیاز برای آزمون کشش و خمش سه نقطه چاپ شد و آزمون خواص مکانیکی طبق استانداردهای موجود بر روی آن ها صورت گرفت. خواص به دست آمده با نمونه ABS خالص چاپ شده نیز مورد مقایسه قرار گرفت. مدول الاستیسیته و استحکام کششی نمونه ABS/GF نسبت به نمونه ABS خالص چاپ شده به ترتیب 540 و 260 درصد رشد داشته است. بر اساس آزمون خمش سه نقطه، مدول و استحکام خمشی کامپوزیت چاپ شده به ترتیب 140 و 100 درصد نسبت به نمونه خالص پلیمری افزایش پیدا کرده است. مدت زمان ساخت نمونه کامپوزیت به وسیله چاپگر FDM در مقایسه با چاپ پلیمری اختلاف چندانی ندارد اما به دلیل وجود الیاف ممتد شیشه یا سایر الیاف تقویت کننده، خواص مکانیکی نمونه ساخته شده، بهبود قابل توجهی پیدا کرده است؛ به همین دلیل استفاده از این روش در مقایسه با روش چاپ FDM با پلیمر خالص قابل توجیه است.
    کلید واژگان: ساخت افزایشی, مواد ترموپلاستیک, چاپگر سه بعدی لایه نشانی تجمعی مذاب, کامپوزیت الیاف ممتد
    Amir Mohammad Manouchehri, Mohammad Golzar *, Ali Masoudi, Hadi Ghorbani
    The upcoming article investigates the mechanical properties of FDM printed composite material with continuous glass fibers and ABS matrix. The printer designed to produce this composite uses ABS polymer filament and ABS/GF pre-impregnated composite filament. Pre-impregnated filament is designed and produced by a filament production line. In order to build a 3D printer with composite printing capability, a normal FDM printer was subjected to modifications in the structure and nozzle. Finally, after building a 3D printer with composite printing capability, tensile and bending samples were printed and the mechanical properties were tested according to standard instructions. The obtained properties were also compared with the printed pure ABS sample. The modulus of elasticity and tensile strength of the ABS/GF sample has increased by 540% and 260%, respectively, compared to the printed pure ABS sample. Based on the three-point bending test, the modulus and flexural strength of the printed composite have increased by 140% and 100%, respectively, compared to the pure polymer sample. The duration of making composite by FDM printer is not much different compared to polymer printing, but due to the presence of continuous glass fibers or other reinforcing fibers it greatly improves the mechanical properties of the manufactured sample, that's why the use of this method can be justified compared to FDM printing with pure polymer method.
    Keywords: Additive Manufacturing, Thermoplastic Materials, Fused deposition modeling 3D printer, Continuous fiber composite
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال