Name: Eklemeli İmalat ile Üretilen Dağıtıcı Elastik Metamalzemelerin Karakterizasyonu (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-06-28T14:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 39 s
Description: Keşfedin, eklemeli imalat polimerlerinin viskoelastik özelliklerini ultrasonik frekansta karakterize etmek için sayısal modelleme ve ultrasonik analiz yöntemlerini kullanarak. Bu protokol, elastik metamalzemelerin dinamiklerini anlamak ve dalga kontrolü uygulamaları için tasarımları geliştirmek amacıyla geliştirilmiştir.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

<meta charset="utf8"></head><body>3D Baskılı Polimer Metamalzemelerin Viskoelastik Özelliklerinin Karakterize Edilmesi

<ol><li>Lodge, T. P., Hiemenz, P. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLodge%2C+TP+%22Polymer+Chemistry.+Third+edition%22">Polymer Chemistry. Third edition</a>. , CRC Press. Boca Raton. (2020).</li>
<li>Lakes, R. S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLakes%2C+RS+%22Viscoelastic+Solids%22">Viscoelastic Solids</a>. (1998), CRC Press. Boca Raton. (2017).</li>
<li>Manconi, E., Mace, B. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+the+loss+factor+of+viscoelastic+laminated+panels+from+finite+element+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sound+Vib%22%5BJournal%5D)">Estimation of the loss factor of viscoelastic laminated panels from finite element analysis.</a> J Sound Vib. 329 (19), 3928-3939 (2010).</li>
<li>Moiseyenko, R. P., Laude, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Material+loss+influence+on+the+complex+band+structure+and+group+velocity+in+phononic+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Rev+B%22%5BJournal%5D)">Material loss influence on the complex band structure and group velocity in phononic crystals.</a> Phys Rev B. 83 (6), 064301(2011).</li>
<li>Frazier, M. J., Hussein, M. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Viscous-to-viscoelastic+transition+in+phononic+crystal+and+metamaterial+band+structures%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Soc+Am%22%5BJournal%5D)">Viscous-to-viscoelastic transition in phononic crystal and metamaterial band structures.</a> J Acoust Soc Am. 138 (5), 3169-3180 (2015).</li>
<li>Krushynska, A. O., Kouznetsova, V. G., Geers, M. G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visco-elastic+effects+on+wave+dispersion+in+three-phase+acoustic+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mech+Phys+Solids%22%5BJournal%5D)">Visco-elastic effects on wave dispersion in three-phase acoustic metamaterials.</a> J Mech Phys Solids. 96, 29-47 (2016).</li>
<li>Krushynska, A. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dissipative+dynamics+of+polymer+phononic+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Funct+Mater%22%5BJournal%5D)">Dissipative dynamics of polymer phononic materials.</a> Adv Funct Mater. 31 (30), 2103424(2021).</li>
<li>Merheb, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastic+and+viscoelastic+effects+in+rubber%2Fair+acoustic+band+gap+structures%3A+A+theoretical+and+experimental+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Elastic and viscoelastic effects in rubber/air acoustic band gap structures: A theoretical and experimental study.</a> J Appl Phys. 104 (6), 064913(2008).</li>
<li>Krushynska, A. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+topics+in+nanophononics+and+elastic%2C+acoustic%2C+and+mechanical+metamaterials%3A+an+overview%5BTitle%5D)+AND+%22Nanophotonics%22%5BJournal%5D)">Emerging topics in nanophononics and elastic, acoustic, and mechanical metamaterials: an overview.</a> Nanophotonics. 12 (4), 659-686 (2023).</li>
<li>Renaud, F., Dion, J. -L., Chevallier, G., Tawfiq, I., Lemaire, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+identification+method+of+viscoelastic+behavior%3A+Application+to+the+generalized+Maxwell+model%5BTitle%5D)+AND+%22Mech+Syst+Signal+Process%22%5BJournal%5D)">A new identification method of viscoelastic behavior: Application to the generalized Maxwell model.</a> Mech Syst Signal Process. 25 (3), 991-1010 (2011).</li>
<li>Lewandowski, R., Chorążyczewski, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+the+parameters+of+the+Kelvin-Voigt+and+the+Maxwell+fractional+models%2C+used+to+modeling+of+viscoelastic+dampers%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Struct%22%5BJournal%5D)">Identification of the parameters of the Kelvin-Voigt and the Maxwell fractional models, used to modeling of viscoelastic dampers.</a> Comput Struct. 88 (1-2), 1-17 (2010).</li>
<li>Lewińska, M. A., Kouznetsova, V. G., van Dommelen, J. A. W., Krushynska, A. O., Geers, M. G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+attenuation+performance+of+locally+resonant+acoustic+metamaterials+based+on+generalised+viscoelastic+modelling%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Solids+Struct%22%5BJournal%5D)">The attenuation performance of locally resonant acoustic metamaterials based on generalised viscoelastic modelling.</a> Int J Solids Struct. 126-127, 163-174 (2017).</li>
<li>Lee, D., Kim, M., Rho, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+finite+element+method+towards+acoustic+phononic+crystals+by+weak+formulation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Condens+Matter%22%5BJournal%5D)">A finite element method towards acoustic phononic crystals by weak formulation.</a> J Phys Condens Matter. 31 (37), 375901(2019).</li>
<li>Langer, P., Maeder, M., Guist, C., Krause, M., Marburg, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((More+than+six+elements+per+wavelength%3A+The+practical+use+of+structural+finite+element+models+and+their+accuracy+in+comparison+with+experimental+results%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comput+Acoust%22%5BJournal%5D)">More than six elements per wavelength: The practical use of structural finite element models and their accuracy in comparison with experimental results.</a> J Comput Acoust. 25 (04), 1750025(2017).</li>
<li>Poggetto, V. F. D., Serpa, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elastic+wave+band+gaps+in+a+three-dimensional+periodic+metamaterial+using+the+plane+wave+expansion+method%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Mech+Sci%22%5BJournal%5D)">Elastic wave band gaps in a three-dimensional periodic metamaterial using the plane wave expansion method.</a> Int J Mech Sci. 184, 105841(2020).</li>
<li>de Oliveira, V. B. S., Schalcher, L. F. C., dos Santos, J. M. C., Miranda Jr, E. J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wave+attenuation+in+1-D+viscoelastic+phononic+crystal+rods+using+different+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Mater+Res%22%5BJournal%5D)">Wave attenuation in 1-D viscoelastic phononic crystal rods using different polymers.</a> Mater Res. 26, 10.1590/1980-5373-mr-2022-0534 (2023).</li>
<li>Xiao, Y., Wen, J., Wen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Broadband+locally+resonant+beams+containing+multiple+periodic+arrays+of+attached+resonators%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Lett+A%22%5BJournal%5D)">Broadband locally resonant beams containing multiple periodic arrays of attached resonators.</a> Phys Lett A. 376 (16), 1384-1390 (2012).</li>
<li>Kulpe, J. A., Sabra, K. G., Leamy, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bloch-wave+expansion+technique+for+predicting+wave+reflection+and+transmission+in+two-dimensional+phononic+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Soc+Am%22%5BJournal%5D)">Bloch-wave expansion technique for predicting wave reflection and transmission in two-dimensional phononic crystals.</a> J Acoust Soc Am. 135 (4), 1808-1819 (2014).</li>
<li>Guo, Z., Sheng, M., Pan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexural+wave+attenuation+in+a+sandwich+beam+with+viscoelastic+periodic+cores%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sound+Vib%22%5BJournal%5D)">Flexural wave attenuation in a sandwich beam with viscoelastic periodic cores.</a> J Sound Vib. 400, 227-247 (2017).</li>
<li>Valiya Valappil, S., Krushynska, A. O., Aragón, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analytical+characterization+of+the+dynamic+response+of+viscoelastic+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Comput+Mater+Sci%22%5BJournal%5D)">Analytical characterization of the dynamic response of viscoelastic metamaterials.</a> Comput Mater Sci. 229, 112385(2023).</li>
<li>Shi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spectral+element+method+for+band-structure+calculations+of+3D+phononic+crystals%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+D+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">Spectral element method for band-structure calculations of 3D phononic crystals.</a> J Phys D Appl Phys. 49 (45), 455102(2016).</li>
<li>Matlack, K. H., Bauhofer, A., Krödel, S., Palermo, A., Daraio, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Composite+3D-printed+metastructures+for+low-frequency+and+broadband+vibration+absorption%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Composite 3D-printed metastructures for low-frequency and broadband vibration absorption.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 113 (30), 8386-8390 (2016).</li>
<li>Van Belle, L., Claeys, C., Deckers, E., Desmet, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+impact+of+damping+on+the+dispersion+curves+of+a+locally+resonant+metamaterial%3A+Modelling+and+experimental+validation%5BTitle%5D)+AND+%22J+Sound+Vib%22%5BJournal%5D)">On the impact of damping on the dispersion curves of a locally resonant metamaterial: Modelling and experimental validation.</a> J Sound Vib. 409, 1-23 (2017).</li>
<li>D'Alessandro, L., Krushynska, A. O., Ardito, R., Pugno, N. M., Corigliano, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+design+strategy+to+match+the+band+gap+of+periodic+and+aperiodic+metamaterials%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">A design strategy to match the band gap of periodic and aperiodic metamaterials.</a> Sci Rep. 10 (1), 16403(2020).</li>
<li>Theobald, P., Zeqiri, B., Avison, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Couplants+and+their+influence+on+AE+sensor+sensitivity%5BTitle%5D)+AND+%22J+Acoust+Emiss%22%5BJournal%5D)">Couplants and their influence on AE sensor sensitivity.</a> J Acoust Emiss. 26, 91-97 (2008).</li>
<li>Samykano, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+property+of+FDM+printed+ABS%3A+influence+of+printing+parameters%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Adv+Manuf+Technol%22%5BJournal%5D)">Mechanical property of FDM printed ABS: influence of printing parameters.</a> Int J Adv Manuf Technol. 102 (9-12), 2779-2796 (2019).</li>
<li>Hussein, M. I., Leamy, M. J., Ruzzene, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+Phononic+Materials+and+Structures%3A+Historical+Origins%2C+Recent+Progress%2C+and+Future+Outlook%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Mech+Rev%22%5BJournal%5D)">Dynamics of Phononic Materials and Structures: Historical Origins, Recent Progress, and Future Outlook.</a> Appl Mech Rev. 66 (4), 040802(2014).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Akrilonitril Bütadien stiren&nbsp;( ABS)</td><td>BASF</td><td>https://www.xometry.com/resources/3d-printing/abs-3d-printing-filament/</td> <td>Baskı sıcaklığı: 225-245 ° C; C</td></tr><tr><td>COMSOL Multiphysics 6.0</td><td>COMSOL</td><td>https://www.comsol.com/product-download/6.0</td> DIC Dantec Dynamics için <td>sonlu elemanlar yazılımı</td></tr><tr><td>DAQ sistemi</td><td></td><td>https://www.dantecdynamics.com/components/daq-controllers/</td><td></td></tr> <tr><td>Discovery DSC 25</td><td>TA Instruments</td><td>https://www.tainstruments.com/dsc-25/</td> <td>Yazılım: Trios; Pan: Alüminyum</td></tr><tr><td>DMA 8000</td><td>Perkin Elmer</td><td>https://www.perkinelmer.com/product/dma-8000-analyzer-qtz-window-ssti-clamp-n5330101</td><td>Yazılımı: PerkinElmer</td></tr><tr><td>DN2.813-04 Spektrum hybridNetbox</td><td>Spektrum Enstrümantasyonu</td><td>https://spectrum-instrumentation.com/products/details/DN2813-04.php</td><td>4 kanallı sinyal üreteci ve sayısallaştırıcı; Kullanılan yazılım: SBench6</td></tr><tr><td>FDM 3D yazıcı Ultimaker 3.0</td><td>Ultimaker</td><td>https://ultimaker.com/3d-printers/s-series/ultimaker-s3/</td> <td>Dilimleyici: Ultimaker Cura</td></tr><tr><td>Polytec lazer ünitesi OFV 534</td><td>Polytec GmbH</td><td>https://www.polytec.com/eu/vibrometry/products</td><td>Lazer ve lazer kafası, set olarak</td></tr><tr><td>Polytec OFV-5000 vibrometre kontrolörü</td><td>Polytec GmbH</td><td>https://www.polytec.com/eu/vibrometry/products</td><td>LDV denetleyici</td></tr><tr><td>Güç amplifikatörü Tip 2718</td><td>Bruel & Kjaer</td><td>https://www.bksv.com/en/instruments/vibration-testing-equipment/vibration-amplifiers/exciters/power-amplifier-type-2718</td><td>75 VA güç çıkış kapasitesi</td></tr><tr><td>PRYY-0110</td><td>PI Seramik</td><td>https://www.piceramic.com/en/products/piezoceramic-components/disks-rods-and-cylinders/piezoelectric-discs-1206710</td><td>Seramik bazlı, Ag ekranlı piezoelektrik diskler</td></tr><tr><td>Q400 DIC</td><td>Limess Messtechnik & Software GmbH</td><td>https://www.limess.com/en/products/q400-digital-image-correlation</td><td>Yazılım: Istra4D</td></tr><tr><td>Thermogravimetric Discovery TGA 550</td><td>TA Instruments</td><td>https://www.tainstruments.com/tga-550/</td> <td>Yazılım: Trios; Pan: Alüminyum</td></tr><tr><td>UniVert 1kN Çekme test makinesi</td><td>Hücre Ölçeği biyomalzeme test</td><td>https://www.cellscale.com/products/univert/</td> <td>Yazılım: UniVert; yük hücresi kapasitesi: 1 kN</td></tr><tr><td>WMA-300 Yüksek hızlı yüksek gerilim amplifikatörü</td><td>Falco Systems</td><td>,</td><td>toprağa göre +150 V ve -150 V'a kadar 50x amplifikasyon</td> https://www.falco-systems.com/High_voltage_amplifier_WMA-300.html</tr></tbody></table>

eklemeli İmalat ile Üretilen dağıtıcı elastik metamalzemelerin karakterizasyonu 

Characterizing Dissipative Elastic Metamaterials Produced by Additive Manufacturing

Açıklanan protokol, akrilonitril bütadien stirenden (ABS) yapılmış kemik şeklindeki ve metamateryal numunelerin üretilmesi ve karakterize edilmesiyle gösterilmiştir. Numunelerin geometrileri aşağıdaki gibidir. Çekme testleri için köpek kemiği şeklindeki numunelerin boyutları D638−14 tanımını takip eder. Metamalzeme yapı, 20 mm x 2 mm kare kesitli ince kirişlerle birleştirilen, periyodik olarak 20 mm'de yerleştirilmiş 7 mm yarıçaplı ve 2 mm kalınlığında 10 diskten oluşan tek boyutlu bir kütle-yay modelinin (Ek Dosya 1) sürekli bir analogunu temsil eder. Çekme testi için kullanılan köpek kemiği yapısı için STL dosyası Ek Dosya 2'de bulunabilir.
Polimer numunelerinin 3D baskısı Bir FDM iki nozullu 3D yazıcı kullanılarak metamateryal ve kemik şeklindeki numuneleri üretmek için bölüm 1'deki adımlar izlenir. Dilimleyici yazılımında nozul 1 için Akrilonitril Bütadien Stiren (ABS) filamenti atanırken, numuneler desteksiz olarak tek bir malzemeden üretildiği için nozul 2 kapatılır. Aşağıdaki baskı ayarları kullanılır: 0 dolgu yoğunluğu, 0,2 mm katman yüksekliğinde doğrusal dolgu deseni, 245 °C nozul sıcaklığı, 100 °C yatak sıcaklığı, 40 mm/sn baskı hızı ve %3 fan hızı. Dilimlenmiş geometriler Şekil 1A'da gösterilmiştir. Baskı işlemi sırasında parçaları sabit tutmak için, baskı yatağı yüzeyine ince bir tutkal tabakası uygulanır. Baskı bittiğinde (Şekil 1B), 3D baskılı yapılar, baskı yatağı oda sıcaklığına soğutulduktan sonra çıkarılır. Son 3D baskılı örnekler Şekil 1C'de gösterilmiştir.
TGA ve DSC ABS polimerinin TGA'sı, tek aşamalı bir ayrışma sürecini gösterir, bkz. Şekil 2A. Ölçülen bozunma başlangıç sıcaklığı 390 °C'dir ve tam ayrışma yaklaşık 420 °C'de meydana gelir. DSC testi için üst sıcaklık limiti olarak hizmet eden 363,6 °C'ye karşılık gelen test numunesinin %5'lik ağırlık kaybı gözlemlenir. DTG sonuçları, 404.5 °C'de bir tepe bozunma oranını ortaya koymaktadır. Şekil 2B , 40 °C ila 270 °C sıcaklık aralığında gerçekleştirilen DSC testinin sonuçlarını göstermektedir, bu da 100.4 °C'lik bir cam geçiş sıcaklığını (Tg) ve 216.5 °C'lik bir erime sıcaklığını (Tm) gösterir.
DMA DSC'den gelen cam geçiş sıcaklığı (Tg), ABS'yi oda sıcaklığında karakterize etmek için bu çalışmanın amacını takiben DMA testi için üst sıcaklık limiti olarak hizmet eder. DMA, DMA 8000 kullanılarak, Şekil 3'e bakın, her biri 3D yazıcının referansına <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/66898/66898eq05.jpg" style="margin: auto;"> 0° (tip 1) ve 45° (tip 2) olarak hizalanmış doğrusal dolgu desenli üç numune üzerinde gerçekleştirildi. 5 °C ile 60 °C arasında değişen sıcaklıklarda 0,1 ila 100 Hz arasında bir frekans taraması kullanılır. Isıtma hızı 2 °C/dk'ya ayarlandı ve sıcaklık, her adımda 5 dakikalık bir izotermal duraklama ile 5 °C'lik artışlarla artırıldı. 12 farklı sıcaklıkta elde edilen eğriler, Williams-Landel-Ferry (WLF) denklemi kullanılarak 25 °C'lik bir referans sıcaklığa kaydırıldı. Tip 1 ve tip 2 numuneler için kesin zaman-sıcaklık süperpozisyon sonuçları (Şekil 4), 10-7 ila 10 8 Hz frekans aralığında depolama modülü ve kayıp modülü için düz bir çizgi ortaya koymaktadır. TTS eğrisinin belirli noktalarında kayıp modülünde ve tan (δ) değerinde bazı sapmalar gözlenir.
Çekme testi Çekme testleri, maksimum 1 kN yük kapasitesine sahip bir nihai çekme makinesi (UTM) kullanılarak gerçekleştirilmiştir, bkz. Şekil 5. Test parametreleri maksimum 980 N'luk bir kuvvet ve 60 s'lik bir rampa süresi içeriyordu. 10 s'lik bir geri kazanım süresi ayarlandı ve çekme test makinesi saniyede kuvvet için 10 veri noktası kaydetti. Bir DIC sisteminin yüksek çözünürlüklü kameraları kare başına 30 görüntü yakaladı ve analiz, Şekil 6A'da çokgen 1 olarak tanımlanan gölgeli bölgeye odaklanarak yapıldı. Gölgeli bölge içindeki ortalama temel gerinim değerleri 1.317 (çekme gerinimi) ve -0.454'tür (basınç gerinim). Şekil 6B , gözlemlenen ortalama değeri 0.37 olan Poisson oranının sonuçlarını göstermektedir. Şekil 6C , 0.543 GPa'lık bir değer veren elastik geri kazanımı gösteren boşaltma eğrisinin eğiminden hesaplanan Young modülünün sonuçlarını göstermektedir.
Sonlu elemanlar analizi 
Şekil 7A, iletim analizi için düşünülen bir metamalzemenin geometrisini sunar, burada "Çıkış düzlemi", iletilen sinyalleri ölçmek için probu gösterir. Sayısal olarak tahmin edilen iletim eğrisi, Şekil 7A'daki model için gösterilen olay düzlemi boyunca <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/66898/66898eq04.jpg" style="margin: auto;"> 1 μm'lik bir düzlem dışı uyarma yer değiştirmesi için Şekil 7B'de gösterilmiştir. Gölgeli bir bölge ile gösterilen 20 dB'yi aşan iletim seviyesindeki düşüşler, çeşitli frekans aralıklarındaki frekans bant aralıklarını temsil eder.
Pitch-catch iletim testleri 
Şekil 8 , temassız LDV kullanılarak, yaygın olarak kullanılan ABS polimerinden (Şekil 9A) yapılmış periyodik bir kütle-yay modelinin basit bir 1D sürekli analogu üzerinde gerçekleştirilen zift yakalama iletim testi için kullanılan kurulumu göstermektedir. Şekil 9B , Şekil 7A'da gösterilenle aynı olan 3D baskılı ABS numunesi için frekans alanındaki adım yakalama iletim testinin sonuçlarını göstermektedir. Radyal rezonans frekansı 200 kHz (çap 10 mm ve kalınlık 0.2 mm) olan seramik bazlı Ag ekranlı piezoelektrik disk, 4 kHz'den 40 kHz'e kadar süpürülen bir frekans tarama sinyali uygulamak için kullanıldı. İletilen sinyal, uyarma tarafından 10. birim hücrede elde edildi. Kaydedilen zaman alanı verileri, Hızlı Fourier Dönüşümü uygulanarak frekans alanına dönüştürüldü. İşlenen veriler, çeşitli frekanslarda 20 dB'den fazla bir sinyal düşüşü ortaya çıkarır ve bu da Şekil 9B'de mavi ile vurgulanan frekans bant aralıklarını gösterir.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig01.jpg"> 
Şekil 1: Polimer numunelerinin 3D baskısı. (A) Dilimleyici yazılımında dilimlenmiş geometri. (B) Devam eden 3D baskı süreci. (C) ASTM standardı D638'e göre çekme testi için 3D baskılı ABS numunesi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig01large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig02.jpg"> 
Şekil 2: Termogravimetrik analiz (TGA) ve diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC). (A) TGA ve DTG ve (B) DSC testlerinde ABS polimeri için termal karakterizasyon sonuçları. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig02large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig03.jpg"> 
Şekil 3: Dinamik mekanik analiz. (A) DMA cihazı ve önemli parçaları. (B) Tek konsol test konfigürasyonunun görüntüsü (numunesiz). (C) Tek konsol test konfigürasyonunda kenetlenmiş bir numunenin görüntüsü. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig03large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig04.jpg"> 
Şekil 4: Zaman-sıcaklık süperpozisyon sonuçları. 3D yazıcının referansına <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/66898/66898eq05.jpg" style="margin: auto;"> 0° (tip 1) ve 45° (tip 2) hizalanmış doğrusal bir dolgu deseni ile basılmış ABS polimerleri için TTS sonuçları: depolama modülü, kayıp modülü ve tan (δ). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig04large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig05.jpg"> 
Şekil 5: Çekme testi kurulumu. Bir DIC kurulumu ile birleştirilmiş üniversal çekme makinesi (UTM) dahil olmak üzere çekme testi kurulumunun şeması. Numune üzerindeki benek desenini vurgulamak için numunenin büyütülmüş bir görünümü de gösterilir. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig05large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig06.jpg"> 
Şekil 6: Çekme testinin sonuçları. (A) DIC kurulumunun her iki kamerası tarafından elde edilen test numunesinin görüntüsü. Poligon 1, hesaplamalar için dikkate alınan alandır; Örnek soldan sağa doğru çekildi. (B) Poisson oranı için sonuçlar. (C) 50 mm/dak (Test 1) ve 5 mm/dak'da (Test 2) test edilen 3D baskılı ABS kemik şeklindeki numunelerin (tip 2) gerilme-gerinim davranışı. Test dört numune üzerinde yapıldı. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig06large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig07v2.jpg"> 
Şekil 7: Sonlu elemanlar analizi. (A) İletimin sayısal hesaplamaları için geometrik bir model; ax birim hücre boyutudur, d diskin çapıdır ve PML mükemmel eşleşen katman anlamına gelir. (B) İletim hesaplamaları için sayısal sonuçlar, gölgeli bölgeler frekans bant aralığını temsil eder. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig07largev2.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig08.jpg"> 
Şekil 8: Pitch-catch iletim deney düzeneği. Bir numune aracılığıyla iletilen mekanik titreşimleri ölçmek için kullanılan temassız bir lazer Doppler vibrometre ile adım yakalama iletim deneyleri için test kurulumu. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig08large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66898/66898fig09v2.jpg"> 
Şekil 9: Pitch-catch iletim deneyinin sonuçları. (A) Disk çapı d = 14 mm olan birim hücre boyutu ax = 20 mm'nin metamateryal yapısının bir fotoğrafı. Yapısal titreşimleri uyarmak için radyal rezonans frekansı 200 kHz'lik bir piezoelektrik disk kullanılır ve yapının farklı noktalarında (AP1, AP2, AP3, AP4 ve AP5) elde edilmek üzere yansıtıcı bant yapıştırılır. (B) Pitch-catch iletim testinden elde edilen deneysel sonuçlar. Olay ve iletilen sinyal için kayıtlar sırasıyla uyarma noktasında ve edinme noktası 5'te (AP5) yapıldı. Gölgeli bölgeler, deneysel olarak tahmin edilen frekans bant aralığını temsil eder. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/66898fig09largev2.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Test yapılandırması</td>
			<td>Test örnekleri</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tek Konsol</td>
			<td>0,1 mm'nin altındaki ince filmler hariç çoğu numune</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Çift Konsol</td>
			<td>Tek konsol verileri gürültülüyse nispeten yumuşak malzemeler</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Üç noktalı bükme</td>
			<td>Çok sert ve büyük numuneler</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gerilim</td>
			<td>&lt;0,2 mm kalınlığında çok ince filmler</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tablo 1: Numune sertliğine göre sınıflandırılmış, DMA için farklı test numuneleri için uygun test konfigürasyonları.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Test yapılandırmaları</td>
			<td>Uzunluk (mm)</td>
			<td>Genişlik (mm)</td>
			<td>Kalınlık (mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tek Konsol</td>
			<td>05–25</td>
			<td>04–12</td>
			<td>0.10–4.00</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Çift Konsol</td>
			<td>25–45</td>
			<td>04–12</td>
			<td>0.10–4.00</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Üç Nokta Bükme</td>
			<td>25–45</td>
			<td>04–12</td>
			<td>0.50–4.00</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gerilim</td>
			<td>10–25</td>
			<td>04–10</td>
			<td>0.01–0.20</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tablo 2: DMA tekniğinde farklı test konfigürasyonları için test numunelerinin boyutları.
Ek Dosya 1: 1D periyodik yapı için STL dosyası. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/1D%20Periodic%20Structure.zip" target="_blank">Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Ek Dosya 2: Çekme testi için kullanılan köpek kemiği yapısı için STL dosyası. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66898/Bone_Structure.zip" target="_blank">Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.</a>

Eklemeli İmalat ile Üretilen Dağıtıcı Elastik Metamalzemelerin Karakterizasyonu 

Viscoelastic behavior can be beneficial in enhancing the unprecedented dynamics of polymer metamaterials or, in contrast, negatively impacting their wave ...

characterizing-dissipative-elastic-metamaterials-produced-additive

Research

JoVE Journal

Engineering

Mühendislik

Terahertz frekanslarda metamalzemeler eşsiz fırsatlar sunuyoruz, ancak toplu olarak imal meydan okuyorlar. Biz ucuza endüstriyel ölçekte potansiyel metamalzemeler imal microstructured polimer optik lifler için üretim prosedürü adapte. Biz Terahertz plasmonik tepki gösterirler ~ 100 mikron, ayrılmış ~ 10 mikron çaplı indiyum tel içeren polimetilmetakrilat elyaf üretmek.

Fiber Çizim Yöntemi Kullanma Fabricating meta malzeme

Bu protokol THz metamalzeme emiciler simülasyon, imalat ve karakterizasyonu özetliyor. Böyle emiciler, uygun bir sensör ile birleştiğinde, THz görüntüleme ve spektroskopi uygulamaları var.

THz metamalzeme Emiciler Simülasyon, Üretimi ve Karakterizasyonu

Üç boyutlu (3D) mikrostrüktürlü kompozit kirişler 3D gözenekli microfluidic ağlara nanokompozitlerin yönettiği ve lokalize sızma yoluyla imal edilir. Bu imalat yönteminin esnekliği fonksiyonel 3 boyutlu takviyeli nanokompozit makroskopik çeşitli ürünler elde etmek amacıyla, farklı ısı ile sertleşen malzeme ve nanofillers kullanımını sağlar.

Mikroakışkan Sızma yoluyla üç boyutlu mikrostrüktürlü nanokompozitlerin İmalat

Bu el yazması, silikon membranlara dayalı dielektrik elastomer yumuşak aktüatörlerin üretimi için üretim sürecini göstermektedir. Üretimin üç temel aşaması ayrıntılı olarak sunulmaktadır: ince silikon membranların bıçak dökümü; uyumlu elektrotların tampon baskısı; ve tüm bileşenlerin montajı.

Silikon tabanlı Dielektrik Elastomer Aktüatörler Fabrikasyon Süreci

Bir santrifüj döküm polimerlerin 3 boyutlu baskı birleştiren dolaylı katkı maddesi üretim yöntemi, 0.5 mm'lik bir duvar kalınlığına sahip 5 mm birim hücre uzunluğuna sahip olan imalat 3D sekizli kafes metaller (Al ve Cu alaşımları) için belirtilmiştir.

Santrifüj Döküm kullanma İnce bölümler Örgü Metal Dolaylı Fabrikasyon

Bu protokol, tamamen gömülü, kalın metal örgülü, yüksek performanslı, esnek, şeffaf elektrotlar için çözüm bazlı bir üretim stratejisi tanımlamaktadır. Bu yöntemle üretilen esnek transparan elektrotlar, ultra düşük sac direnci, yüksek optik transmitans, eğilme sırasındaki mekanik stabilite, güçlü alt katman yapışması, yüzey pürüzlülüğü ve çevresel stabilite dahil olmak üzere en yüksek performansı gösteriyor.

Gömülü Metal Örgülü Yüksek Performanslı, Esnek, Şeffaf Elektrotlar için Ölçeklenebilir Çözeltiyle İşlenmiş Üretim Stratejisi

İskele yolu ile electrospinning polimer ile imal için kapsamlı bir kılavuz doğrudan yazma modunda erir bu protokolü hizmet vermektedir. Sistematik olarak işlemi anahat ve hedeflenen iskele mimarileri ulaşmak için uygun parametre ayarlarını tanımlayın.

Üç boyutlu Poly(ε-caprolactone) İskele kontrol edilebilir türleri morfoloji ile Electrospinning yazma doku mühendisliği uygulamaları için erime

Negatif katkı imalat adında bir yöntem çeşitli uzunluk ölçekler tamamen yoğun karmaşık şekilli bor karbür bölümlerini üretmek için kullanılır. Bu teknik yardım pyrolysis sonra sinterleme homojen bir karbon arkasında bırakır benzersiz bir jelleşme ajan olarak rezorsinol-formaldehit içeren bir roman süspansiyon formülasyonu ile mümkündür.

Karmaşık şekilli bor karbürler katkı üretimini olumsuz

Dielektrik metasürlerin imalat ve optik karakterizasyonu için bir protokol sunulmuştur. Bu yöntem sadece kiriş ayırıcılar değil, aynı zamanda lensler, hologramlar ve optik pelerinleri gibi genel dielektrik metasürfaces, imalat uygulanabilir.

Dielectric Metasturfaces tarafından eşit yoğunluklu ışın üretimi gösterimi

Lazer mikro işleme kullanılarak ışık emici kompozit polimer malzemelerin, özellikle manyetoaktif elastomerlerin (MAE'ler) yüzey topografyasını emmek için bir yöntem sunulmaktadır. Bu yöntem, topografik tasarımlarda ve hızlı prototiplemede büyük esneklik sağlar. MAE yüzeylerinin yapılandırılması, karakterizasyonu ve bunların dış manyetik alana tepkisi ile ilgili bir örnek gösterilmiştir.

Polimer Yüzey Topografyası Tasarımı için Lazer Mikro İşleme

Keşfedin, eklemeli imalat polimerlerinin viskoelastik özelliklerini ultrasonik frekansta karakterize etmek için sayısal modelleme ve ultrasonik analiz yöntemlerini kullanarak. Bu protokol, elastik metamalzemelerin dinamiklerini anlamak ve dalga kontrolü uygulamaları için tasarımları geliştirmek amacıyla geliştirilmiştir.

Eklemeli İmalat ile Üretilen Dağıtıcı Elastik Metamalzemelerin Karakterizasyonu

Daha fazla video keşfet