Από την πρώτη εμφάνιση της προσθετικής κατασκευής στα τέλη της δεκαετίας του 1980 έχουν συντελεστεί μεγάλες εξελίξεις σε αυτόν τον τομέα. Η προσθετική κατασκευή (Additive Manufacturing – AM) γνωστή και ως τρισδιάστατη (3Δ) εκτύπωση (3D Printing) ή ταχεία πρωτυποποίηση (Rapid Prototyping – RP) έχει πολλές και διάφορες εφαρμογές. Τέτοιες εφαρμογές είναι η κατασκευή φυσικών πρωτοτύπων, όπως είδη μοντελισμού, λειτουργικά πρωτότυπα για την αξιολόγηση σχεδίων προϊόντων, προϊόντα υγιεινής, βιολογικές δομές κλπ.
Ο αριθμός και ο τύπος των υλικών που χρησιμοποιούνται στην 3Δ εκτύπωση έχει αυξηθεί ραγδαία. Μία κατηγορία υλικών η οποία βρίσκεται στο προσκήνιο τα τελευταία χρόνια είναι τα έξυπνα υλικά. Τα έξυπνα υλικά ορίζονται ως τα υλικά τα οποία είτε μεταβάλλουν το σχήμα τους είτε μεταβάλλουν τις ιδιότητές τους μεταξύ διαφόρων περιοχών τους με αξιοποιήσιμο τρόπο, υπό την επίδραση μίας εξωτερικής διέγερσης. Εξαιτίας αυτής της ικανότητας των έξυπνων υλικών τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα εξαρτήματα με τέτοια υλικά έχουν τη δυνατότητα να μεταβάλλονται με προκαθορισμένο τρόπο σε μεταγενέστερο χρόνο. Αυτή η ικανότητά τους οδήγησε στην εμφάνιση του όρου τετραδιάστατη (4Δ) εκτύπωση.
Επίσης, οι αεροτομές αποτελούν σημαντικό στοιχείο της αεροδυναμικής συμπεριφοράς και της σταθεροποίησης ενός αγωνιστικού οχήματος. Τα τελευταία χρόνια έχουν αναπτυχθεί αεροτομές κυρίως από σύνθετα υλικά οι οποίες μπορούν να ανταποκριθούν ικανοποιητικά στις λειτουργικές απαιτήσεις με χαμηλότερο βάρος. Παρ’ όλ’ αυτά, πραγματοποιείται συνεχής έρευνα γύρω από τα υλικά που χρησιμοποιούνται στην αεροδιαστημικής και συγκεκριμένα στην κατασκευή αεροτομών με σκοπό την βελτιστοποίηση του κόστους κατασκευής τους, του βάρους τους και της λειτουργικότητάς τους.
Στη παρούσα διπλωματική εργασία, μελετάται η δυνατότητα κατασκευής τρισδιάστατα εκτυπωμένων αεροτομών από το υλικό PLA, το οποίο αποτελεί ένα υλικό με μνήμη σχήματος, και οι οποίες θα μπορούν να τροποποιούν συνεχώς το σχήμα τους, ώστε να προσαρμόζονται στις συνθήκες της εκάστοτε εφαρμογής και έπειτα να επιστρέφουν στο αρχικό σχήμα τους. Τα υλικά με μνήμη σχήματος είναι μία υποκατηγορία των έξυπνων υλικών που έχουν την ικανότητα να επιστρέφουν στο αρχικό μόνιμο σχήμα τους υπό την επίδραση μία εξωτερικής διέγερσης, αφού πρώτα έχουν υποστεί πλαστική παραμόρφωση.
(EL)
Since the first appearance of prosthetic manufacturing in the late 1980s, great advances have been made in this field. Additive manufacturing (AM) also known as 3D printing (3D) or rapid prototyping (RP) has many different applications. Such applications are the construction of physical prototypes such as modeling items, functional prototypes for evaluating product designs, hygiene products and biological structures.
The number and type of materials used in 3D printing has grown rapidly. One category of materials that has been in the spotlight in recent years is smart materials. Smart materials are defined as materials that either change their shape or change their properties between their various regions in a usable way, under the influence of an external stimulus. Because of this ability of smart materials 3D printed parts with such materials have the ability to change in a predetermined way at a later time. This ability led to the emergence of the term four-dimensional (4D) printing.
Airfoils are also an important element of the aerodynamic behavior and stabilization of a playing field. In recent years, airfoils have been developed mainly from composite materials which can satisfactorily respond to the functional values with lower weight. Nevertheless, continuous research around the materials used in aerospace and specifically in the construction of airfoils in order to optimize their manufacturing costs, their weight and their functionality.
In this thesis, the possibility of manufacturing 3D printed airfoils from PLA material, which is a material with shape memory, is studied, and which will be able to continuously modify their shape in order to adapt to the conditions of each application and then return in their original shape. Shape memory materials are a subcategory of smart materials that have the ability to return to their original permanent shape under the influence of an external stimulus, after first undergoing plastic deformation.
(EN)
Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
