Utjecaj parametara ispuna na mehanička svojstva 3D ispisanih proizvoda

Od svojih početaka sredinom 1980-ih godina aditivna proizvodnja razvila se iz tehnologije namijenjene prvenstveno brzoj izradi prototipova u sve značajniji proizvodni postupak koji danas pronalazi primjenu u zrakoplovnoj, automobilskoj i medicinskoj industriji. Riječ je o skupini tehnologija kod kojih se proizvod izrađuje dodavanjem materijala sloj po sloj na temelju trodimenzionalnog računalnog modela, čime se omogućuje izrada složenih geometrija uz manju potrošnju materijala. Jedan od najraširenijih i najdostupnijih aditivnih postupaka je taložno očvršćivanje (engl. Fused Deposition Modeling – FDM), kod kojeg se proizvod gradi taloženjem rastaljenog plastomernog filamenta. Specifičnost FDM postupka jest da se unutrašnjost proizvoda rijetko ispunjava u potpunosti, već se primjenjuje unutarnja ispuna određene geometrije i gustoće. Upravo odabir strukture i parametara ispune izravno utječe na čvrstoću, krutost, masu i ekonomičnost izrade, zbog čega predstavlja jedan od ključnih čimbenika pri postizanju željenih svojstava 3D ispisanih proizvoda.
U ovom radu istražuje se utjecaj geometrije i parametara unutarnje ispune na mehanička svojstva ispitnih tijela izrađenih FDM postupkom od polilaktične kiseline (PLA). U teorijskom dijelu opisane su osnove aditivne proizvodnje, podjela aditivnih tehnologija te detaljno načelo rada FDM postupka, korišteni materijali i procesni parametri ispisa, uz poseban naglasak na strukture unutarnje ispune. Eksperimentalni dio proveden je u dvije faze. U prvoj fazi uspoređene su tri geometrije ispune, 3D Honeycomb, Cross Hatch i Adaptive Cubic, primjenom rasteznih i pritisnih ispitivanja. U drugoj fazi provedeno je optimiranje procesnih parametara odabrane ispune primjenom metode odzivne površine i centralno kompozitnog plana pokusa, pri čemu su varirani gustoća ispune i broj prolaza ispisne glave. Rezultati su pokazali da geometrija i parametri ispune značajno utječu na mehanička svojstva izrađenih dijelova te doprinose boljem razumijevanju optimiranja parametara ispisa s ciljem postizanja povoljnih mehaničkih svojstava uz višu učinkovitost FDM proizvodnje.