Homogenization of additively manufactured polymeric foams with spherical cells

Son derece karmaşık kafes ve gözenekli yapılar gibi hücresel yapıların imalatına olanak tanıyan katmanlı üretim teknolojisi (KÜT); gelişmiş performans ve artan işlevselliği ile hafif, yapısal ürünlerin geliştirilmesini teşvik etmektedir. Fakat, geleneksel tasarım ve analiz araçları kompleks geometrilerin verimli ve düzgün bir şekilde optimize edilmesine olanak tanımaz. Bu noktadan cıkışla, bu çalışmada, KÜT ile üretilmiş küresel ve açık hücre yapılı polimerik köpüklerin homojenize malzeme modelleri sayısal olarak gerçekleştirilmiştir ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Hücresel yapıların optimizasyonu için yakın zamanda geliştirilen bir topoloji optimizasyon yönteminde kullanılabilecek mikromekanik modeller geliştirilmiştir [1]. Bu bağlamda, KÜT için zorunlu olan bilgisayar destekli çizimlerini (CAD) oluşturmak amacıyla rastgele kesişen küresel topluluk yöntemi kullanılmıştır [2]. Farklı boşluk oranlarına sahip 5 farklı köpük modelinin; yapısal elastik sabitlerini belirlemek için lineer olmayan sonlu eleman analizleri gerçekleştirilmiştir. Katmanlı üretimle üretilen yığın malzemeler için plastik gerilme-birim uzama verileri, farklı yükleme yönlerindeki statik gerilme testleri ile elde edilmiş ve sonlu eleman analizlerinde doğru gerilme-uzama verisi olarak kullanılmıştır. Homojenleştirme; Young modülü E , ve akma mukavemeti pl parametreleri için, Gibson-Ashby köpük modeline bağlı olarak, bağıl yoğunluğun bağımsız değişken olarak kullanıldığı ikinci mertebeden fonksiyonların katsayılarının belirlenmesi ile gerçekleştirilmiştir. Sayısal testler ile gerçekleştirilen homojenleştirme ve deneysel sonuçlar ile gerçekleştirilmiş homojenleştirme, ilgili ikinci mertebeden fonksiyonların karşılaştırılması suretiyle değerlendirilmiştir.