ارائه راهکاری اطمینان‌دهنده برای کاهش زمان و هزینه طراحی و ساخت ماشین‌های تولید بافتار‌های پیچیده

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، محمدامین رحیمی‌نیا دانش‌آموخته دکترای دانشکده مهندسی نساجی - دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «تحلیل تجربی و نظری کامپوزیت تقویت‌شده با بافتار لوله‌ای شکل اصلاح‌شده در راستای محیطی» گفت: بافتار لوله‌ای جزء یکی از رایج‌ترین بافت‌ها در صنعت نساجی است که دارای کاربرد‌های فراوانی است.

وی افزود: بافتار برید لوله‌ای دارای قابلیت بالایی در راستای طولی بوده ولی با ضعف عدم ثبات ابعادی در راستای محیطی روبرو است. از آن‌جایی که استفاده از این بافتار در کامپوزیت‌های لوله‌ای بسیار رایج است، این ضعف بافتار نیز به ساختار کامپوزیتی لوله‌ای هم منتقل می‌شود.

به گفته وی، در این پژوهش در ابتدا امکان‌پذیری تولید بافتار لوله‌ای اصلاح‌شده با بافتار کمکی در راستای محیطی که بتواند نیرو‌های محوری و حلقوی را به عنوان جزء تقویت‌کننده در کامپوزیت لوله‌ای تحمل کند، مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه برای تحلیل تجربی و نظری ساختار هندسی بافتار اصلاح‌شده در مقایسه با بافتار پایه، هر دو بافتار توسط نرم‌افزار طراحی شبیه‌سازی شدند.

رحیمی‌نیا گفت: جهت یکسان‌سازی متغیر‌های فرعی و یافتن نتیجه‌های دقیق از داده‌ها، نمونه‌های شبکه‌ای بافتار‌ها توسط چاپگر سه‌بعدی با استفاده از الگو‌های تهیه‌شده توسط نرم‌افزار طراحی، ساخته شدند. دسته‌ی دیگر از نمونه‌های چاپ‌شده پس از آغشته‌سازی با رزین، تبدیل به کامپوزیت شدند.

این محقق خاطر نشان کرد: آزمایش‌های مکانیکی برای بررسی استحکام فشاری محیطی، محاسبه‌ی مدول الاستیسیته حلقوی و انرژی کرنشی بر روی نمونه‌های شبکه‌ای چاپ‌شده و کامپوزیت‌های حاصل از آن‌ها انجام گرفتند. در ادامه با انتقال الگو‌های طراحی‌شده به نرم‌افزار تحلیلی، خصوصیت‌های مکانیکی بیان‌شده مورد تجزیه‌وتحلیل نظری قرار گرفتند. در نهایت نتیجه‌های شبیه‌سازی و آزمایش‌های تجربی مقایسه شدند که مطابقت خوبی بین آن‌ها مشاهده شد.

در بررسی‌های کمی مشخص شد که با اصلاح انجام‌گرفته در ساختمان بافتار شبکه‌ای چاپ‌شده پایه، مدول الاستیسیته در بافتار لوله‌ای اصلاح‌شده 120 برابر نسبت به بافتار پایه و در کامپوزیت‌های تقویت‌شده با بافتارها، مدول الاستیسیته در بافتار لوله‌ای اصلاح‌شده 3.5 برابر نسبت به بافتار پایه افزایش یافته‌است.

رحیمی‌نیا بیان کرد که انرژی کرنشی کل ساختار‌ها در محدوده‌ی 0.005 تا 0.020 مگاپاسکال قرار داشت و میزان انرژی کرنشی در بافتار چاپ‌شده‌ی لوله‌ای اصلاح‌شده 2 برابر بافتار پایه بود.

وی با اشاره به کاربرد این طرح گفت: با توجه با این که کار رساله در قسمت‌های مختلف به روش‌های متفاوت انجام گرفت، خروجی‌های این رساله می‌تواند در صنایع نساجی، صنایع کامپوزیتی و مصارف پزشکی مورد استفاده قرار گیرد. رحیمی‌نیا خاطر نشان کرد: بررسی‌های تکمیلی بر روی بافتار‌ها با استفاده از آزمایش‌های مکانیکی دیگر و پیگیری تأمین هزینه برای ساخت دستگاه تولیدکننده‌ی بافتار برید لوله‌ای عرضی در حال انجام است.

وی با اشاره به ویژگی‌های طرح گفت: چندبعدی بودن این کار از مهمترین ویژگی‌های این طرح است. چاپ سه‌بعدی نمونه بافتار‌های نساجی، تجزیه‌وتحلیل تجربی و نظری خصوصیت‌های مکانیکی بافتار‌ها و کامپوزیت‌های تقویت‌شده با آن‌ها از برجسته‌ترین ویژگی‌های این کار تحقیقاتی است.

وی با بیان اینکه انجام تحقیق با این شیوه و روش تا کنون در داخل و خارج انجام نگرفته است، گفت: در این تحقیق بر روی ساختمان بافتار‌ها کار شد و در تحلیل ساختار‌های چاپ‌شده نتیجه‌های خوبی مشابه به بافتار‌های نساجی دیده شد.

وی گفت: نتیجه‌ی جانبی به‌دست‌آمده از به‌کارگیری این روش این است که چنانچه فردی بافتار جدیدی را طراحی کرد، در ابتدا می‌تواند با استفاده از ساختار‌های چاپ‌شده، آن را از نقطه نظر‌های امکان‌پذیری ساخت و خصوصیت‌های مکانیکی بررسی کند، سپس به طراحی ماشینی برای تولید آن بافتار بپردازد. این امر باعث کاهش هزینه‌ها در تحقیق و سرعت بخشیدن به کار‌ها خواهد شد.

وی گفت: خرید یک دستگاه چاپگر سه‌بعدی، فیلامنت‌های تغذیه‌کننده به آن و رزین پلی‌یورتان برای تولید کامپوزیت‌ها، هزینه‌های صورت‌گرفته در این طرح بود.

دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر با اشاره به کاربرد‌های پروژه گفت: از جمله کاربرد‌های این طرح می‌توان به طراحی و تولید بافتار‌های پیچیده به عنوان روکش‌های محافظتی، تقویت‌کننده‌های کامپوزیت‌ها و پروتز‌های پزشکی اشاره کرد. گفتنی است، استاد راهنمای این پروژه مسعود لطیفی و استاد مشاور مجتبی صدیقی از اعضای هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر بوده‌اند.