Experimentell materialkarakterisering ochfinita elementanalys av Fused DepositionModeling-printade polymerer för additiv tillverkning av drönarram : En jämförande studie av kolfiberförstärkt Polylaktid (PLACF) och Akrylnitril-Styren-Akrylat (ASA) med varierande infill-nivå

Sammanfattning

Denna studie undersöker möjligheten att använda additiv tillverkning med Fused Deposition Modeling (FDM) för konstruktion av en lastbärande drönarram för 10-tumspropellrar. Syftet med arbetet var att karakterisera mekaniska egenskaper hos FDM-printade polymerer och använda resultaten för att skapa en experimentbaserad materialmodell för FEM-simulering.Materialen kolfiberförstärkt PLA (PLA-CF) och Akrylnitril-Styren-Akrylat (ASA) undersöktes vid tre olika infill-nivåer: 10%, 20% och 50%. Provkroppar tillverkades enligt ISO 20753 och testades genom drag- och böjprov enligt ISO 527 respektive ISO 178. Materialens E-modul, böjmodul,draghållfasthet och böjhållfasthet bestämdes experimentellt. Resultaten användes därefter för att skapa en materialmodell i Solidworks och simulera belastningen på en drönarram.Resultaten visade att PLA-CF uppvisade högre hållfasthet och styvhet än ASA för samtliga infill-nivåer. Skillnaden mellan de olika infill-nivåerna visade sig vara relativt liten, särskilt vid böjprov där ingen statistisk signifikant skillnad kunde påvisas. PLA-CF med 10% infill gav högst specifik hållfasthet och valdes därför för den slutgiltiga konstruktionen.Den framtagna materialmodellen visade mycket god överensstämmelse med resultaten från dragproven. Simuleringen av drönarramen visade att konstruktionen klarade den specificerade lasten med säkerhetsmarginal.Detta verifierades även genom praktiska flygtester där ramen fungerade utan synliga skador eller överdriven deformation.Studien visar att experimentell materialkarakterisering i kombination med FEM-simulering är en fungerande metod för att utveckla och verifiera additivt tillverkade drönarkonstruktioner.