Thanh bên bài viết
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ FDM ĐẾN ĐỘ BỀN KÉO VÀ ĐỘ DAI VA ĐẬP CỦA SẢN PHẨM IN 3D TỪ VẬT LIỆU PLA (INVESTIGATION INTO THE EFFECTS OF FDM PROCESS PARAMETERS ON THE TENSILE STRENGTH AND IMPACT TOUGHNESS OF 3D-PRINTED PLA PARTS )
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt
Phần này tóm tắt mục đích của bài viết, giúp độc Nghiên cứu này khảo sát thực nghiệm ảnh hưởng của bốn thông số bao gồm nhiệt độ in, tốc độ in, đường kính đầu in và tỷ lệ điền đầy đến độ bền kéo và độ dai va đập của vật liệu PLA. Kết quả thực nghiệm cho thấy tỷ lệ điền đầy là yếu tố có ảnh hưởng mạnh đến cả hai chỉ tiêu cơ tính. Nhiệt độ in 220oC và tốc độ in 50mm/s đều cho vật in có độ bền kéo và độ dai vâ đập tốt, trong khi việc tăng nhiệt độ quá cao gây ra hiện tượng phân hủy nhiệt và hình thành lỗ rỗng lớn quan sát được qua ảnh SEM. Đường kính đầu in có tác động trái chiều đến hai chỉ tiêu nghiên cứu, trong khi đầu in lớn cải thiện độ bền kéo lên tới 25,7MPa nhờ cải thiện khả năng liên kết và giảm lỗ rỗng tại bề mặt phân lớp thì đầu in nhỏ lại tối ưu hơn cho độ dai va đập nhờ cấu trúc nhiều lớp và mịn làm phân tán và đổi hướng quá trình phá huỷ. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng để lựa chọn thông số in phù hợp tùy theo điều kiện chịu tải tĩnh hay động của sản phẩm,...
Abstract
This study experimentally investigates the influence of four parameters, including printing temperature, printing speed, nozzle diameter, and infill density, on the tensile strength and impact toughness of PLA material. Experimental results indicate that infill density significantly influences both mechanical properties. A printing temperature of 220oC and a speed of 50mm/s yielded good tensile strength and impact toughness; conversely, excessively high temperatures caused thermal degradation and the formation of large voids, as observed via SEM analysis. Notably, nozzle diameter exhibited a contrasting effect on the two properties: while a larger nozzle improved tensile strength up to 25.7MPa by enhancing bonding and reducing voids, a smaller nozzle was optimal for impact toughness due to a fine layered structure that inhibits crack propagation. These findings provide a valuable database for selecting appropriate printing parameters based on whether the product is subjected to static or dynamic loading conditions.
Keywords: 3D printing, FDM, PLA, tensile strength, impact toughness.
Từ khóa
In 3D, FDM, PLA, độ bền kéo, độ dai va đập
Chi tiết bài viết
Tài liệu tham khảo
doi: 10.1007/s00170-025-15392-3.
[2] S. Dimitrellou, E. Strantzali, and I. Iakovidis (2025). A decision-making strategy for selection of FDM-based additively manufactured thermoplastics for industrial applications based on material attributes, Sustainable Futures, Vol.9, p. 100640.
doi: 10.1016/j.sftr.2025.100640.
[3] M. Hussain, S. M. Khan, M. Shafiq, and N. Abbas (2024). A review on PLA-based biodegradable materials for biomedical applications, Giant, Vol.18, p. 100261.
doi: 10.1016/j.giant.2024.100261.
[4] W. D. Lestari, A. S. Mukti, N. Adyono, I. G. S. M. Diyasa, N. K. Sari, W. Caesarendra, C. Sari, N. Rachmat, and I. Budiwan (2025). Optimization of 3D printing parameters for carbon fiber reinforced polymer (CFRP) material: Impact and hardness analysis using Taguchi method,Results in Materials, Vol.27, p. 100727.
doi: 10.1016/j.rinma.2025.100727.
[5] Y. Liu, S. Lu, J. Luo, Y. Zhao, J. He, C. Liu, Z. Chen, and X. Yu (2023). Research progress of antistatic-reinforced polymer materials: A review, Polymers for Advanced Technologies, Vol.34, No.4, pp. 1120-1144.
doi: 10.1002/pat.5978.
[6] D. K. Mishra, J. Giri, T. Sathish, M. Kanan, and D. Prajapati (2025). Influence of 3D printing process parameters on mechanical properties of PLA based ceramic composite parts, Results in Engineering, Vol.25, p. 104488.
doi: 10.1016/j.rineng.2025.104488.
[7] T. D. Ngo, A. Kashani, G. Imbalzano, K. T. Q. Nguyen, and D. Hui (2018). Additive manufacturing (3D printing): A review of materials, methods, applications and challenges, Composites Part B: Engineering, Vol.143, pp.172-196.
doi: 10.1016/j.compositesb.2018.02.012.
[8] M. A. E. Omer, I. A. Shaban, A.-H. Mourad, and H. Hegab (2025). Advances in interlayer bonding in fused deposition modelling: a comprehensive review, Virtual and Physical Prototyping, Vol.20, No.1, p. e2522951.
doi: 10.1080/17452759.2025.2522951.
[9] P. Sikder, B. T. Challa, and S. K. Gummadi (2022). A comprehensive analysis on the processing-structure-property relationships of FDM-based 3-D printed polyetheretherketone (PEEK) structures, Materialia, Vol.22, p. 101427.
doi: 10.1016/j.mtla.2022.101427.
[10] M. N. Sultana, O. S. Sarker, and N. R. Dhar (2025). Parametric optimization and sensitivity analysis of the integrated Taguchi-CRITIC-EDAS method to enhance the surface quality and tensile test behavior of 3D printed PLA and ABS parts, Heliyon, Vol.11, No.1, p. e41289.
doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e41289.
[11] M. Tafaoli-Masoule, M. Shakeri, S. A. Zahedi, and M. Vaezi (2024). Experimental investigation of process parameters in polyether ether ketone 3D printing, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering, Vol.238, No.1, pp.267-279.
doi: 10.1177/09544089221141554
Các bài báo được đọc nhiều nhất của cùng tác giả
- TS Vũ Viết Quyền, Đinh Xuân Thành, TS Vũ Thị Thu Trang, NGHIÊN CỨU TỐI ƯU THÔNG SỐ IN 3D FDM SỬ DỤNG KẾT HỢP THIẾT KẾ THỰC NGHIỆM TAGUCHI VÀ TOPSIS (OPTIMIZED STUDY OF 3D FDM PRINTING PARAMETERS USING COMBINED TAGUCHI EXPERIMENTAL DESIGN AND TOPSIS ) , Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải: Số 85 (2026): Số 85 (01/2026)
- NGUYỄN BÌNH DƯƠNG, PHẠM THÙY DUNG, VŨ SƠN HẢI, VŨ HUY HOÀNG, VŨ THỊ THU TRANG, NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH XÁM (GRA), LỰA CHỌN CHỈ SỐ ƯU TIÊN(PSI) VÀ TỐI ƯU DỰA TRÊN PHÂN TÍCH TỶ LỆ (MOORA) TRONG LỰA CHỌN MÁY IN 3D , Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải: Tập 82 (2025): Số 82 (04/2025)