Structural Integrity of Bimaterials Fabricated via Fused Deposition Modeling

Abstract

Etter vellyket fremstilling av mekanisk sterke bimaterialer under spesialiseringsprosjektet er denne masteroppgaven definert på ett bredt spekter av studier inkludert fabrikasjon og mekanisk karakterisering av 3D-printede bimaterialer. Bimateriale semi sirkulære bøyningsprøver ble produsert av ett materiale i 2 forskjellige farger før de ble testet under ett bredt spekter av blandede modusbelastningsforhold for å evaluere bindestyrken mellom materialene til de fremstilte delene. Enkeltmateriale semi sirkulære bøyningsprøver ble også produsert og testet for å sammenligne resultatene og for å måle styrkereduksjonen på grunn av et dobbeltdyseoppsett. De oppnådde eksperimentelle resultatene ble deretter sammenlignet med teoretisk bruddprediksjon ved bruk av tøyningsenergitetthet for å evaluere evnent numeriske verktøy har til å forutsi brudd i de produserte bimateriale delene.

After successful fabrication of mechanically strong bimaterials during the specialization project, this master thesis is defined on a wide range of studies including fabrication and mechanical characterisation of FDM bimaterials. Bimaterial Semi Circular Bend (SCB) specimen were manufactured using same filament material with different colours before being tested under a wide range of mixed mode loading conditions to evaluate the inter-material bonding strength of the fabricated parts. Single material SCB-specimen were also produced and tested to compare the results and to measure the strength reduction due to the use of a dual nozzle setup. The obtained experimental results were then compared with theoretical fracture prediction using Strain Energy Density to evaluate the capability of numerical tools in prediction of failure in the printed bimaterial parts.