Analysis and optimization of FFF process parameters to enhance the mechanical properties of 3D printed PLA products / Tesfaye Mengesha Medibew in INTERNATIONAL POLYMER PROCESSING, Vol. 38, N° 1 (2023)  

[article]  inINTERNATIONAL POLYMER PROCESSING > Vol. 38, N° 1 (2023) . - p. 61-76 Titre : Analysis and optimization of FFF process parameters to enhance the mechanical properties of 3D printed PLA products Type de document : texte imprimé Auteurs : Tesfaye Mengesha Medibew, Auteur ; Addisu Negash Ali, Auteur Année de publication : 2023 Article en page(s) : p. 61-76 Note générale : Bibliogr. Langues : Anglais (eng) Catégories : Analyse de variance En statistique, l'analyse de la variance (terme souvent abrégé par le terme anglais ANOVA : ANalysis Of VAriance) est un ensemble de modèles statistiques utilisés pour vérifier si les moyennes des groupes proviennent d'une même population. Les groupes correspondent aux modalités d'une variable qualitative (p. ex. variable : traitement; modalités : programme d'entrainement sportif, suppléments alimentaires ; placebo) et les moyennes sont calculés à partir d'une variable continue (p. ex. gain musculaire). Ce test s'applique lorsque l'on mesure une ou plusieurs variables explicatives catégorielles (appelées alors facteurs de variabilité, leurs différentes modalités étant parfois appelées "niveaux") qui ont de l'influence sur la loi d'une variable continue à expliquer. On parle d'analyse à un facteur lorsque l'analyse porte sur un modèle décrit par un seul facteur de variabilité, d'analyse à deux facteurs ou d'analyse multifactorielle sinon. (Wikipedia) Dynamique des fluides computationnelle Etat fondu (matériaux) Filaments Fibre de longueur infinie ou extrême comme celle qu'on trouve dans la soie à l'état naturel. Les fibres manufacturées sont extrudées en filaments qui sont transformés en fils continus, en fibres courtes ou en câbles. Impression tridimensionnelle Matières plastiques -- Propriétés mécaniques Plan d'expérience Polylactique, Acide L'acide polylactique (anglais : polylactic acid, abrégé en PLA) est un polymère entièrement biodégradable utilisé dans l'alimentation pour l'emballage des Å“ufs 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. Résistance à la traction Surfaces de réponse (statistique) Index. décimale : 668.4 Plastiques, vinyles Résumé : In this work, the combined effects of fused filament fabrication (FFF) process parameters on the mechanical properties of 3D printed PLA products have been determined by focusing on the tensile strength at R 2 (97.29%). ASTM D638 test standard is used for the preparation of specimens for tensile tests. The optimization technique has been used to determine the optimal combinations of FFF process parameters for the validation of experimental tensile tests and computational fluid dynamics (CFD) simulations. From the results obtained the optimum cooling fan speed of 79.3%, extrusion temperature of 214.4 °C, printing speed of 75.9 mm/s, raster width of 0.4814 mm, and shell number 5 were determined with a 2.266% error of the tensile strength (45.06 MPa). SEM morphology examination shows that the fabricated part cooled at 80% cooling fan speed illustrates good inter-layer bond strength which is also confirmed by CFD temperature distributions analysis. Note de contenu : - METHODOLOGY : Materials and specimen design - Design of experiments (DOE) - Computational modeling - RESULTS AND DISCUSSION : Experimental data analysis - ANOVA analysis of significance of FFF process parameters - FFF process parameters main effects - SEM analysis of cooling fan speed effects - CFD analysis of fan speed cooling effect - Optimization of FFF process parameters - Confirmation test of the optimum FFF process parameters - Table 1 : Controlling factors with their levels and fixed factors with their values - Table 2 : Experimental data manipulated by the FCCCD runs Table 2 shows the combination of design of experimental data obtained from TENSO LAB III tensile tests for the FCCCD analysis. Accordingly, the maximum tensile strength obtained was 43.575 MPa as shown on row 16 of Table 2 with a 3.9% maximum elongation. The experimental results shown in rows 23 and 32 are almost similar to row 16. However, their respective combinations of process parameters are extremely different from each other - Table 3 : ANOVA analysis results of FFF process parameters and combined effects by considering linear, square and two ways combinations - Table 4 : CFD results of outflow velocity, deposited layer temperature and temperature drop for different fan speeds DOI : https://doi.org/10.1515/ipp-2022-4237 En ligne : https://drive.google.com/file/d/1dXGz3Ysu8qAe_b3R8KibWqVk9ie7ZLZU/view?usp=share [...] Format de la ressource électronique : Pdf Permalink : https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=39195 [article]

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