توصيفگر ها :
ساخت افزودني , چاپ سه‌بعدي , چاپ چهار بعدي , پليمر حافظهدار , ساختار پنتوگراف
چكيده فارسي :
چكيده
از ديدگاه مهندسي باتوجه به افزايش جمعيت كره زمين و محدود بودن منابع، بشر نيازمند به كارگيري فناوري‌هايي است كه‌استفاده‌ي
بهينه از مواداوليه رامدنظر قراردهد.از طرفي ساخت قطعاتي كه داراي پيچيدگي‌هاي هندسي هستند با روش‌هاي سنتي امكان‌پذير
نيست. اين مواردموجب پيدايش و محبوبيت فرايندهاي ساخت افزودني گرديد. اين فناوري امكان توليد هر قطعه با هر ميزان پيچيدگي هندسي را فراهم ميكند وتوانايي‌هاي‌آن‌در توليد سازه‌ها با هندسه پيچيده،زمينه را براي مطالعه ساختارهاي پنتوگراف فراهم آورده است. ساختارهاي پنتوگراف ازدو خانواده الياف موازي تشكيل شده‌اند كه توسط استوانه‌هايي كه محور ناميده مي‌شوند به هم متصل مي‌شوند.آنچه كه در سال‌هاي اخير توجه بسياري را بر ساختارهاي پنتوگراف معطوف كرده‌است توانايي اين ساختار در تحمل
تغييرشكل‌هاي بزرگ مي‌باشد.ساختارهاي پنتوگراف مي‌توانند دچار تغيير شكلهاي بزرگ شوند درحالي كه همچنان در محدوده‌ي
الاستيك هستند.به دنبال‌فناوري چاپ سه‌بعدي،فناوري ديگري به نام چاپ چهاربعدي مطرح شدكه ازفناوري‌هاي مشابه چاپ
سه‌بعدي استفاده ميكند با اين تفاوت كه بعد تحول در طول زمان را اضافه ميكند. چاپ چهار بعدي به منظور اضافه كردن بعد تحول
در طول زمان نيازمند به موادي است كه داراي قابليت تغيير شكل يا ساير ويژگي‌ها در طي زمان باشند. چنين موادي، هوشمند ناميده
مي‌شوند.يك دسته از مواد هوشمند، مواد حافظ شكل مي‌باشند و پليمرهاي حافظهدار از محبوب ترين مواد حافظ شكل هستند.
پليمرهاي حافظهدار قابليت بازيابي تغيير شكلهاي بسيار بزرگ را دارند. از طرفي ساختارهاي پنتوگراف، قابليت تحمل تغيير شكلهاي
بزرگ را دارند. بنابراين به كارگيري پليمرهاي حافظ شكل با يك ساختار پنتوگراف، مي‌تواند منجر به توسعه قابليت‌هاي ساختار پنتوگراف
شود و از طرف ديگر قابليت بازيابي اين تغييرشكل‌هاي بزرگ را نيز فراهم ميكند. در اين پژوهش به بررسي خواص مكانيكي ساختارهاي پنتوگراف ساخته شده ازپليمر حافظهدار و پليمر عادي پرداخته شده‌است. به اين منظور، ابتدا يك ساختار پنتوگراف با استفاده از رزين عادي ساخته‌شد و تحت آزمون‌هاي استاتيكي نشان داده شد كه نمونه استاندارد آزمون كشش ساخته‌شده از رزين عادي، تا لحظه شكست حدود 25% كرنش تحمل ميكند درحالي‌كه با پنتوگراف شدن ساختار، اين مقدار به 35% افزايش يافت. در ادامه ساختار پنتوگراف با استفاده از رزين حافظهدار، چاپ گرديد. ديده شدكه نمونه استاندارد آزمون كشش تا لحظه شكست حدود12%كرنش تحمل ميكند. اين ميزان با پنتوگراف شدن ساختار به36%افزايش پيدا كرد. همچنين نشان داده شد كه كرنش باقيمانده درنمونه استاندارد از جنس پليمر حافظهدار، تحت آزمون كشش ناقص تا كرنش 6.6%،تحت محرك آب گرم به طور كامل قابليت بازيابي دارد.
چكيده انگليسي :
From an engineering point of view, due to the increase in the population of the planet and the limited resources,
Human kind need to use technologies that take into account the optimal use of raw materials. On the other
hand, it is not possible to make parts with complex geometry with traditional methods. All these cases led to
the emergence and popularity of additive manufacturing processes. This technology made it possible to produce
parts with high geometric complexity. The capabilities of 3D printing in producing structures with complex
geometry have provided the basis for the study of pantograph structures. The pantograph structures consist of
two families of parallel fibers connected by cylinders called axles. The pantograph mechanism has been used
in industrial and non-industrial fields for about four hundred years. Sculpture, engraving, milling, electric
trains, and subway cars are some of these applications. But what has drawn a lot of attention to pantograph
structures in recent years is the ability of this structure to withstand large deformations. Pantograph structures
can undergo large deformations while still being in the elastic range. After the 3D printing technology, another
technology called 4D printing was introduced. 4D printing uses the same technologies as 3D printing. To add
the dimension of transformation over time, 4D printing requires materials that can recover their original shape.
Such materials are called smart materials. A class of smart materials is shape-memory materials. Memory
polymers are one of the most popular shape-memory materials. Memory polymers can recover very large
deformations. On the other hand, pantograph structures can tolerate large deformations, so the use of shape-
memory polymers with a pantograph structure can lead to the development of the pantograph structure's
capabilities, and on the other hand, it also provides the ability to recover these large deformations. In this
research, the mechanical properties of pantograph structures made of memory polymer and ordinary polymer
have been investigated. For this purpose, first, a pantograph structure was made using standard resin, and under
static tests, it was shown that the standard tensile test sample made of standard resin can withstand about 25%
strain until the moment of failure, while with the structure being pantographic, this amount will be increased
by 35%. Next, the structure of the pantograph was printed using memory resin. It was seen that the standard
sample of the tensile test withstands about 12% strain until the moment of failure, this amount increased to
36% when the structure was pantographic. In addition, it was shown that the residual strain of the considered
sample can be completely recovered under the influence of the hot water stimulus.
