Mehanske lastnosti 3D natisnjenih kompozitov na osnovi poliamida in ogljikovih vlaken

magistrsko delo magistrskega študijskega programa II. stopnje Strojništvo

Anže Klemenc (Author), Lidija Slemenik Perše (Mentor)

Abstract

3D tiskanje polimernih kompozitov z vsebnostjo ogljikovih vlaken omogoča možnost hitre izdelave izdelkov brez kalupov, predvsem pa zagotovi ojačitev osnovnega polimera, ki se mu posledično izboljšajo mehanske lastnosti ter njegova funkcionalnost. Vsebnost ogljikovih vlaken v polimerni osnovi je lahko različna, in je odvisna od tega, kakšne materialne lastnosti so zahtevane od 3D natisnjenega modela. Magistrsko delo obsega proučevanje vpliva različne vsebnosti ogljikovih vlaken na termične in mehanske lastnosti 3D natisnjenih polimernih kompozitov. Z izvedbo tri-točkovnega upogibnega testa smo proučevali maksimalno napetost vzorcev z različno vsebnostjo ogljikovih vlaken, ter dinamične mehanske lastnosti z izvedbo dinamične mehanske analize. Prav tako smo proučevali tudi termične lastnosti materialov s pomočjo diferenčne dinamične kalorimetrije, ter z izvedbo reoloških testov tokovne lastnosti talin. Ugotovili smo, da večja vsebnost ogljikovih vlaken ojača polimerno matrico in tako pripomore k višji maksimalni upogibni napetosti materiala, s čimer se poviša togost polimernega kompozita ob dinamični obremenitvi. Pri tem ima ključen pomen usmerjenost ogljikovih vlaken v polimerni matrici glede na smer obremenitve. Prav tako smo ugotovili, da večja vsebnost ogljikovih vlaken poviša temperaturo kristalizacije polimernega kompozita, ter vpliva na povečevanje viskoznosti taline, s povečevanjem strižne napetosti.

Keywords

magistrske naloge;3D tiskanje;polimerni kompoziti;ogljikova vlakna;dinamične mehanske lastnosti;termične lastnosti;tokovne lastnosti;

Data

Language:	Slovenian
Year of publishing:	2023
Typology:	2.09 - Master's Thesis
Organization:	UL FS - Faculty of Mechanical Engineering
Publisher:	[A. Klemenc]
UDC:	621.79:004.925.84:678.7:620.174(043.2)
COBISS:	174294787
Views:	13
Downloads:	2
Average score:	0 (0 votes)
Metadata:

Other data

Secondary language:	English
Secondary title:	Mechanical properties of 3D printed composites based on polyamide and carbon fibers
Secondary abstract:	3D printing of polymer composites with carbon fiber content enables rapid manufacturing of various products without using molds, and importantly, reinforces the base polymer, thereby improving its mechanical properties and functionality. The carbon fiber content in the polymer base can vary and depends on the material properties required for the 3D printed model. The master thesis focuses on the study of the influence of different carbon fiber content on the thermal and mechanical properties of 3D printed polymer composites. By conducting a three-point bending test, we examined the maximum stress of samples with varying carbon fiber content and dynamic mechanical properties through dynamic mechanical analysis. We also studied the thermal properties of the materials using differential dynamic calorimetry and flow properties of the melts by conducting a rheological test. The results showed that higher carbon fiber content strengthens the polymer matrix, contributing to the maximum bending stress of the material and increasing its stiffness under dynamic loading. The orientation of carbon fibers in the polymer matrix in relation to the direction of loading is crucial. We also observed that higher carbon fiber content raises the crystallization temperature of the polymer composite and increases the viscosity and shear thinning behaviour of the melted samples.
Secondary keywords:	master thesis;3D printing;polymer composites;carbon fiber;dynamic mechanical properties;thermal properties;flow properties;
Type (COBISS):	Master's thesis/paper
Study programme:	0
Embargo end date (OpenAIRE):	1970-01-01
Thesis comment:	Univ. Ljubljana, Fak. za strojništvo
Pages:	XXII, 66 str.
ID:	21215754