Влияние внешней оболочки на прочность FDM-стержня с низким процентом заполнения

Abstract

Целью данной работы является оценка влияния внешней оболочки стержня, изготовленного с применением FDM-печати, на его статическую прочность при центральном растяжении. Специфика FDM-печати обуславливает дискретную структуру заполнения внутреннего объёма детали. Заданная геометрия и размеры детали обеспечивается внешней оболочкой. В этой связи оценить корректно прочность такой детали с помощью уже существующих методик расчёта не представляется возможным. Для достижения поставленной цели были проведены экспериментальные исследования. Поскольку для изготовления стержня по FDM-технологии используются термопластичные материалы, то для выбора формы и размеров образцов и проведения испытаний за основу был принят ГОСТ для испытания пластмасс на растяжение. При неизменном проценте заполнения внутреннего объёма образцов изменялись параметры толщины внешней оболочки. По результатам испытаний было выявлено, что на общую прочность стержня при прочих равных условиях оказывают влияние доля площади оболочки по отношению к номинальной площади поперечного сечения образца и характер распределения толщины оболочки по контуру сечения. Были выявлены зависимости, определяющие влияние параметров внешней оболочки стержня на его прочностные свойства. Полученные знания являются предпосылкой для теоретического обоснования влияния параметров оболочки FDM-стержня на его прочность.