| dc.description.abstract | I løpet av de siste tiårene har 3D-utskrift funnet anvendelser innen alle områder innen ingeniørkunst, alt
fra elektronikk til biomedisinsk industri, på grunn av dens effektivitet i bruken av materialet i termer
av massetilpasning og avfallsreduksjon og dens høye oppløsning og presisjon under
prototyping stadium. Likevel, mens den tradisjonelle additive produksjonsindustrien er
utvikle en ny applikasjon eller foreslå en forbedring av den statiske og livløse 3D
trykte komponenter, en ny teknologi, det vil si 4D-utskrift, oppstår. 4D-utskrift legger til en
tidsmessig dimensjon til 3D ved å gi vitalitet til utformingen av formminnematerialer ved hjelp av
en ekstern stimulans for å utløse objektets transformasjon til en annen designet struktur [1].
Formminnematerialene består av hydrogeler, keramikk, metaller, legeringer og polymerer.
De endrer form på grunn av eksponering for spesifikke stimuli, som temperatur, lys, fuktighet,
og elektromagnetisk stråling. Dette fenomenet har blitt studert i vitenskapelig litteratur
om ulike bruksområder. For eksempel i van Manen et al. 2017 [2], stammene indusert
ved termisk stress analyseres for polymelkesyrekomponenter (PLA) hentet fra 3D-printere.
Basert på denne analysen foreslår forfatterne selvmonterende origami for ulike bruksområder. I
Lantada og Rebollo, 2013 [3], reversibiliteten til transformasjoner for kontinuerlige applikasjoner
i industrifeltet analyseres; i Lee et al., 2017 [4], ulike typer aktiveringsmetoder
for formminnematerialer sammenlignes for å utnytte bedre typer stimulirespons (f.eks.
stoffer og maling) som kan implementeres enkelt, raskt og økonomisk. Uendelig, i Yu
et al., 2020 [5], utføres lignende tester som i van Manen et al. 2017 [2], både for PLA og
Karbonfiberkompositt PLA-komponenter, for å evaluere endringen i formminneeffekten.
Med denne kunnskapsbakgrunnen er målet med dette bidraget å forbedre
tilgjengelig informasjon om oppførselen til PLA formminnepolymer under påvirkning av
homogene termiske stimuli; for å oppnå dette målet, variasjonen av responsen til PLA-prøver
avhengig av dens konstitutive geometriske parametere som tetthet, fyllingsvinkel og tykkelse
vil bli analysert. Dette arbeidet tar sikte på å søke etter nøyaktige forhold mellom disse parameterne for å utvide temperaturområde for aktivering av PLA-prøvene slik at deres transformasjonsevne er
forbedret selv ved lavere aktiveringstemperaturer. Parallelt vil resultatene fra de foreløpige testene sammenlignes med en forenklet FEA (Finite Element Analysis) modell for bedre å analysere formminneeffekten og komme til ulike konklusjoner angående hovedeksperimentene. | |
| dc.description.abstract | Over the last decades, 3D printing has found applications in all areas of engineering, ranging
from electronics to biomedical industries, due to its efficiency in the use of the material in terms
of mass customization and waste reduction and its high resolution and precision during the
prototyping stage. Nevertheless, while the traditional additive manufacturing industry is
developing a new application or proposing some improvement of the static and inanimate 3D
printed components, a novel technology, i.e., 4D printing, is arising. 4D printing adds a
temporal dimension to 3D by providing vitality to the design of shape-memory materials using
an external stimulus to trigger the object's transformation into another designed structure [1].
The shape-memory materials consist of hydrogels, ceramics, metals, alloys, and polymers.
They change shape due to exposure to specific stimuli, such as temperature, light, humidity,
and electromagnetic radiation. This phenomenon has been studied in the scientific literature
concerning different fields of application. E.g., in van Manen et al. 2017 [2], the strains induced
by thermal stress are analyzed for polylactic acid (PLA) components obtained from 3D printers.
Based on this analysis, the authors propose self-assembling origami for various applications. In
Lantada and Rebollo, 2013 [3], the reversibility of transformations for continuous applications
in the industrial field is analyzed; in Lee et al., 2017 [4], various types of activation methods
for shape-memory materials are compared to exploit better types of stimuli response (e.g.,
fabrics and paints) that may be implemented easily, quickly, and economically. Endless, in Yu
et al., 2020 [5], similar tests are carried out as in van Manen et al. 2017 [2], both for PLA and
Carbon Fibre composite PLA components, to evaluate the change in shape memory effect.
With this background of knowledge, the objective of the present contribution is to improve the
available information about the behaviour of PLA shape memory polymer under the effect of
homogeneous thermal stimuli; to achieve this goal, the variation of response of PLA samples
depending on its constitutive geometric parameters such as density, fill-angle, and thickness
will be analyzed. This work aims to search for precise relationships between these parameters to expand the
temperature range of activation of the PLA samples so that their transformation capabilities are
enhanced even at lower activation temperatures. In parallel, the results of the preliminary tests will be compared to a simplified FEA (Finite Element Analysis) model to better analyse the shape memory effect and come to various conclusions regarding the main experiments. | |