مدل‌سازی و مقایسه خواص مکانیکی ساختارهای متخلخل مینیمال شوارز پی، الماسی و ژیروید

Abstract

این پژوهش به مدل‌سازی، چاپ سه ‌بعدی و ارزیابی خواص مکانیکی ساختارهای متخلخل مبتنی بر سطوح مینیمال شوارز پی، الماسی و ژیروید پرداخته است که به ‌دلیل ویژگی‌های هندسی و مکانیکی استثنایی خود، در کاربردهای صنعتی و پزشکی پتانسیل به کارگیری بالایی دارند. در این مطالعه، سطوح مورد نظر با استفاده از معادلات ریاضی در نرم‌افزار MATLAB مدل‌سازی شده و فایل STL تولیدی به نرم‌افزارهای CAD منتقل گردید تا مراحل مدل‌سازی تکمیل شود. این فرایند با استفاده از نرم‌افزارهای پایه و رایج به‌ راحتی قابل پیاده‌سازی است. سپس ساختارهای ایجاد شده با روش پرینت سه‌بعدی رسوب ذوب شده (FDM) تولید شده و خواص مکانیکی آن‌ها از طریق آزمون فشار شبه‌استاتیک مطابق با استاندارد ASTM D695 ارزیابی شد. نتایج نشان داد که ساختار شوارز پی نسبت به ساختارهای ژیروید و الماسی مقاومت بیشتری در برابر بارگذاری فشاری از خود نشان می‌دهد به نحوی که نیروی تحمل شده توسط این ساختار در بعضی کرنش‌ها حدود 75 درصد و انرژی کلی جذب شده در انتهای آزمون فشار، حدود 40 درصد بیشتر از دو ساختار دیگر بوده است. نوآوری این تحقیق در معرفی روشی ساده و کاربردی برای مدل‌سازی دقیق سطوح پیچیده مینیمال و ارزیابی خواص مکانیکی ساختارهای متخلخل با استفاده از ابزارهای رایج است که می‌تواند به بهبود فرآیندهای طراحی و تولید در صنایع مختلف کمک کند.