Page 18 - חוברת תקצירים מכונות תשפ״ד
P. 18
חקר השפעת משתני התכנון והייצור על תכונות קפיץ מודפס בעל חתך מעגלי רציף
ME-24-03
תקציר:
המחקר עוסק בקשר היישומי שבין טכנולוגיית הדפסה בתלת-מימד לבין קפיצים, תוך בחינת ההשפעה של משתני תכנון וייצור על התכונות המכניות של קפיצים המיוצרים בשיטת )Fused Filament Fabrication (FFF. פרויקט זה הינו פרויקט המשך לפרויקט מס' 23-24-BS אשר בוצע ע"י הסטודנטים דקל נעים ודור כהן. הפרויקט עסק בחקר ובחינת תצורות עקרוניות של קפיצים מודפסים בתלת ממד בשיטת FFF. בין היתר נבדקו השפעות משתני התכנון על תכונותיו המכניות של קפיץ בעל תצורה המאופיינת בחתך עיגולי רציף. בהתבסס על תובנות מפרויקט קודם, נמצא שלכלל התצורות של קפיצים המודפסים ישנה התנהגות המאופיינת בשלוש פאזות בעלות מגמות שונות (איור מס' 2). שלב א' מאופיין בעיקר בשינוי הזווית בין משטחים סביב צירי הקפלים. בשלב ב' מתקיימת כפיפה משמעותית של המשטחים תוך כדי המשך קיפול. בשלב ג' מתרחשת דפורמציה של המשטחים תוך התרחבות של שטחי המגע. במסקנה עיקרית שעלתה מהפרויקט הקודם נמצא שיש לקיים יחס של 16.6 בין הקוטר המקסימלי של הקפיץ לעובי הדופן. יחס זה מוביל בקירוב להתנהגות לינארית רציפה לאורך שלוש הפאזות. במסגרת הפרויקט הנוכחי חודד מודול משתני התכנון ובוצעו בהתאם ניסויי לחיצה והתעייפות תוך בחינה נוספת של השפעת נתוני ייצור שונים. מסקנות עיקריות שעלו עם סיום הפרויקט: משתני התכנון: )1( זווית פסיעה - נמצא שעם הקטנת הזווית קבוע הקפיץ קטן והקפיץ מתקרב להתנהגות ליניארית. (2) מספר כריכות - עלה שעם הגדלת מספר הכריכות גדל הטווח האפקטיבי (טווח בו הקפיץ מתנהג ליניארית) של הקפיץ. (3) רדיוס העגלה - אובחן שככל שרדיוס העגלה קטן הטווח האפקטיבי של הקפיץ גדל והמעבר בין פאזה ראשונה לבין הפאזה השנייה נהיה עדין יותר. (4) עובי דופן - ניתן להסיק שאם הקטנת עובי דופן קטן קבוע הקפיץ גדל, והטווח האפקטיבי של הפאזה השנייה מתרחב. משתני הייצור: (1) טמפרטורת הדפסה - נמצא שעם הגדלת טמפרטורת ההדפסה משתפר הטווח האפקטיבי. (2) מהירות הדפסה - התגלה שאינה משפיע משמעותית על התנהגות הקפיץ אלה יותר אל הנראות האסתטית של הקפיץ. (3) עובי שכבת הדפסה - אובחן שעם הגדלת שכבת הדפסה משתפר הטווח האפקטיבי של הקפיץ, ההשערה שהועלתה שהחומר המודפס פחות דחוס ולכן יותר פורוזיבי וגמיש. השפעת מחזורי לחיצה על תכונות הקפיץ: נמצא (איור מס' 1) הקפיצים משנים את התנהגותם לאחר לחיצה ראשונה, ולאחר זאת נשארות בצורה זו לאורך שאר הלחיצות. ההשערה שעלתה היא שלאחר הלחיצה הראשונה השכבות מסתדרות המקבלות מבנה שנשמר. מסקנות להמשך: (1) ביצוע מערכת ניסויים עבור זמן החזרה של הקפיצים לאחר העמסה עבור תצורות שונות כדי למצוא את ההבדל בין התצורות השונות. (2) המשך ביצוע ניסוי התעייפות קפיץ עד לכשל עבור תצורות שונות של קפיצים לצורך הכרת קצה גבול יכולת התפקוד. (3) ביצוע ניסוי נגיפה כדי לחקור את השפעת פרמטרי תכנון וייצור על תגובת הקפיץ בניסוי נגיפה. (4) לבצע תצלום בתקריב כדי לאשש את ההיפותזת של שלוש הפאזות. מילות מפתח: הדפסת תלת מימד, קפיץ, TPU
בנימין רמז
bennyremez@gmail.com yanirdahari@gmail.com
יניר דהרי
על הפרויקט בדקה וחצי: https://youtu.be/3M5jVSMmqkI
ד"ר צוק טורבוביץ' ד"ר יואב ביטון
18
