[article]
| Titre : |
Tensile properties of sandwich-designed carbon fiber filled PLA prepared via multi-material additive layered manufacturing and post-annealing treatment |
| Type de document : |
texte imprimé |
| Auteurs : |
Zhaogui Wang, Auteur ; Xiuzeng Yin, Auteur ; Lihan Wang, Auteur |
| Année de publication : |
2023 |
| Article en page(s) : |
p. 343-361 |
| Note générale : |
Bibliogr. |
| Langues : |
Anglais (eng) |
| Catégories : |
Composites à fibres de carbone -- Propriétés mécaniques
Construction sandwich -- Propriétés mécaniques
Eléments finis, Méthode des
Essais dynamiques
Impression tridimensionnelle
Polylactique, AcideL'acide polylactique (anglais : polylactic acid, abrégé en PLA) est un polymère entièrement biodégradable utilisé dans l'alimentation pour l'emballage des œufs et plus récemment pour remplacer les sacs et cabas en plastiques jusqu'ici distribués dans les commerces. Il est utilisé également en chirurgie où les sutures sont réalisées avec des polymères biodégradables qui sont décomposés par réaction avec l’eau ou sous l’action d’enzymes. Il est également utilisé pour les nouveaux essais de stent biodégradable.
Le PLA peut-être obtenu à partir d'amidon de maïs, ce qui en fait la première alternative naturelle au polyéthylène (le terme de bioplastique est utilisé). En effet, l'acide polylactique est un produit résultant de la fermentation des sucres ou de l'amidon sous l'effet de bactéries synthétisant l'acide lactique. Dans un second temps, l'acide lactique est polymérisé par un nouveau procédé de fermentation, pour devenir de l'acide polylactique.
Ce procédé conduit à des polymères avec des masses molaires relativement basses. Afin de produire un acide polylactique avec des masses molaires plus élevées, l'acide polylactique produit par condensation de l'acide lactique est dépolymérisé, produisant du lactide, qui est à son tour polymérisé par ouverture de cycle.
Le PLA est donc l’un de ces polymères, dans lequel les longues molécules filiformes sont construites par la réaction d’un groupement acide et d’une molécule d’acide lactique sur le groupement hydroxyle d’une autre pour donner une jonction ester. Dans le corps, la réaction se fait en sens inverse et l’acide lactique ainsi libéré est incorporé dans le processus métabolique normal. On obtient un polymère plus résistant en utilisant l'acide glycolique, soit seul, soit combiné à l’acide lactique.
Traction (mécanique)
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| Index. décimale : |
668.4 Plastiques, vinyles |
| Résumé : |
Polylactic Acid (PLA) experiences widely spread applications in Fused Filament Fabrication (FFF) owing to its relatively high stiffness, strength, and environmentally friendly biodegradability. Reinforcing inclusions like short carbon fibers are introduced to virgin PLA feedstock aiming to improve the mechanical performance of FFF-made products. Nevertheless, the rigid fibers significantly reduce the ductility of the overall fabricated parts. This study prepares sandwich specimens with PLA as core and its 10 wt% chopped carbon fiber reinforced composites (i.e., CF/PLA) as shell via a low-cost FFF-based multi-material additive layered manufacturing method. The sandwich specimen has three layers, which are changed according to different material volumes, which is able to design the local strength and toughness performances of a printed part. Tensile properties of these sandwich samples printed in the different volumetric rates of virgin PLA constituents are measured. It is found that the strength of sandwich specimens with 20% vol of PLA reduces noticeably as compared to the full CF/PLA specimens. The 80% vol specimens exhibit a competitive strength as compared to the 40% and 60% vol specimens, while its toughness increases notably as compared to the other cases. Finite element simulations of the layered manufacturing process show that the thermal residual stresses of 20% vol sandwich accumulates most significantly. We also explore the effects of thermal annealing on the prepared sandwiches. Experimental results indicated that the post-annealing process improved the strength and stiffness of the sandwich specimens, while enhancing the stability of the mechanical properties of the FFF printed sandwich. |
| Note de contenu : |
- MATERIALS AND METHODS : Sample preparation - Test sample design
- RESULTS AND DISCUSSION : Structural analysis of sandwich specimens - Tensile test measurements
- Table 1 : Crystallinity of 3D printed samples before and after annealing
- Table 2 : Properties of PLA and carbon fiber used in the finite element simulation
- Table 3 : Properties of 10 wt% CF/PLA used in the finite element simulation |
| DOI : |
https://doi.org/10.1515/ipp-2022-4283 |
| En ligne : |
https://drive.google.com/file/d/1haR7XPJcFqEqJjAlKEUwofakxb5zdaFJ/view?usp=drive [...] |
| Format de la ressource électronique : |
Pdf |
| Permalink : |
https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=39697 |
in INTERNATIONAL POLYMER PROCESSING > Vol. 38, N° 3 (2023) . - p. 343-361
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Ajouter le résultat dans votre panier Affiner la rechercheExploring the applicability of a simplified fully coupled flow/orientation algorithm developed for polymer composites extrusion deposition additive manufacturing / Zhaogui Wang in INTERNATIONAL POLYMER PROCESSING, Vol. 37, N° 1 (2022)
