Μελέτη αντοχής στη ρηγμάτωση των θερμοπλαστικών υλικών ABS και ABS PLUS.

Abstract

Η τεχνολογία της ταχείας προτυποποίησης (3D printing) χρησιμοποιείται ευρέως για την κάλυψη πολλών αναγκών στον τομέα της Μηχανολογίας τα τελευταία χρόνια. Με τη συγκεκριμένη μέθοδο κατασκευάστηκαν τα δοκίμια της συγκεκριμένης εργασίας στο εργαστήριο του τμήματος. Θέλοντας λειτουργικό έλεγχο των προϊόντων και έχοντας υψηλή ποιότητα, χαμηλό κόστος αλλά και λιγότερο χρόνο κατασκευής, η τεχνολογία αυτή σταδιακά εξελίχθηκε. Αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι η αντοχή στη ρηγμάτωση των Μηχανολογικών θερμοπλαστικών ABS ( Acrylonitrile Butadiene Styrene) και ABS PLUS . Τα δοκίμια που χρησιμοποιήθηκαν κατασκευάστηκαν με τη μέθοδο Rapid Prototype (RP) στα εργαστήρια του τμήματος και θα τυπωθούν με ίδιο προσανατολισμό. Σκοπός της εργασίας αυτής, είναι να μελετηθεί η αντοχή στη ρηγμάτωση και να υπολογισθεί η δυσθραυστότητα των υλικών (impact toughness, Gc). Η δυσθραυστότητα των υλικών, εκφράζει την ενέργεια που απορροφάται για τη θραύση των δοκιμίων με ρωγμή αλλά και χωρίς ρωγμή. Τα δοκίμια έχουν κατασκευαστεί στους τρισδιάστατους εκτυπωτές Dimension Elite και Dimensionν BST 768. Για τον υπολογισμό αυτό θα γίνουν δοκιμασίες κρούσης (impact test ) σύμφωνα με το πρότυπο ASTM D6110. Επίσης, θα προσδιοριστεί ο κρίσιμος συντελεστής έντασης τάσης σε επίπεδη παραμόρφωση KIC (plane strain fracture toughness). Για τον υπολογισμό αυτό θα γίνουν δοκιμασίες κάμψης τριών σημείων σε ρηγματωμένα δοκίμια σύμφωνα με το πρότυπο ASTM E1820 και στη συνέχεια τα αποτελέσματα αυτά θα συγκριθούν και θα ερμηνευτούν. Το υλικό με την εμπορική ονομασία ABS ανήκει στην κατηγορία των μηχανολογικών πολυμερών και αποτελείται από το Ακρυλονιτρίλιο, το Βουταδιένιο και το Στυρένιο. Διαθέτει πολλαπλές ιδιότητες αλλά και διάφορες εφαρμογές οι οποίες παραθέτονται παρακάτω. Είναι ένα ανακυκλώσιμο υλικό που προτιμάται μιας και η αγορά του ως ανακυκλωμένο είναι και πιο οικονομικό. Στην εργασία παρουσιάζεται μια βιβλιογραφική επισκόπηση των υλικών που χρησιμοποιήθηκαν(ABS και ABS PLUS ), ο εργαστηριακός εξοπλισμός που χρησιμοποιήθηκε καθώς και αναλυτικά μια περιγραφή της διαδικασίας του πειράματος. Τέλος, θα παρουσιαστούν τα αποτελέσματα, θα συγκριθούν βάση κατάλληλων διαγραμμάτων και θα ερμηνευτούν.

Rapid prototyping technology (3D printing) is widely used to meet many needs in the Engineering sector in the recent years. The essays produced in the department laboratory with the specific method. This kind of technology is gradually evolved because of the high quality, low cost of materials and less construction time. The object of this paper is to find the resistance to cracking of Engineering thermoplastic ABS (Αcrylonitrile Butadiene Styrene) and ABS PLUS .The specimens used , manufactured by the method of Rapid Prototype (RP) in the laboratories of the department and is going to be printed in the same orientation. The purpose of this thesis is to study the resistance to cracking and to calculate the fracture toughness of materials (impact toughness, Gc). Fracture toughness of materials, express the energy that absorbed to break specimens with crack and those without crack. The specimens are manufactured in Dimension Elite 3D printer and Dimension BST 768 3D printer. For the calculation must be an impact test according to ASTM D6110 standard. Also, the plain strain fracture toughness KIC will be determined. For the calculation will be three point impact tests on cracked specimens according to ASTM E1820 and then the results will be compared and interpreted. ABS is a class of engineering polymers and consists of acrylonitrile, butadiene and styrene. It has multiple properties and different applications which are presented in this thesis. ABS is a recyclable material that preferred since the cost of it as recyclable is cheaper in the market. The paper presents a literature review of the materials used in the experiment (ABS and ABS PLUS), the laboratory equipment and a detailed description of the test procedure. Finally, the results will be presenting and compared based on appropriate charts and after all will be interpret.