| Abstract | U ovom radu istražuje se na koji način osnovni parametri 3D ispisa polimernih materijala utječu na mehanička svojstva proizvedenih dijelova, s naglaskom na metodu taložnog očvršćivanja (eng. Fused Deposition Modeling). U skladu s time, odabrani su različiti čimbenici koji izravno definiraju mehaničko ponašanje konačnog proizvoda: gustoća ispune, visina taložnog sloja i broj vanjskih slojeva. Za potrebe eksperimentalnog ispitivanja izrađeni su ispitni uzorci od ABS i PETG materijala. ABS se često koristi zbog svoje toplinske otpornosti i jednostavne naknadne obrade, dok se PETG ističe uravnoteženijim mehaničkim svojstvima i manjom sklonošću pucanju. Uzorci su bili različitih gustoća ispune, količina vanjskih slojeva te s različitim visinama taložnog sloja. Mehanička svojstva ispitnih uzoraka izrađenih 3D ispisom određena su statičkim vlačnim ispitivanjima pri čemu je pomoću podataka deformacije i vlačne sile određena vlačna čvrstoća, modul elastičnosti i granica razvlačenja. Korelacija digitalne slike (DIC) korištena je kako bi se kvantificirale lokalizirane deformacije koje su bile vidljive golim okom te kako bi se otkrile i one manje deformacije koje nisu lako uočljive. Ova metoda omogućava precizno mjerenje cijelog polja deformacija na površini uzorka. Na taj način, DIC pruža cjelovit uvid u mehanizme loma i doprinosi dubljoj analizi ponašanja 3D ispisanih dijelova. Smanjenje visine taložnog sloja obično dovodi do boljeg međuslojnog povezivanja te višim vrijednostima vlačne čvrstoće, no istovremeno produljuje vrijeme ispisa. Povećanjem gustoće ispune unutarnja struktura ispisa postaje gušća, što rezultira povećanom krutošću i boljom nosivošću gotovog dijela. Međutim, ta dodatna masa materijala značajno povećava ukupnu potrošnju, što utječe na trošak i vrijeme ispisa. S druge strane, povećanje broja vanjskih slojeva stvara čvršći sloj oko dijela, koji djeluje kao zaštitni omotač. Taj dodatni vanjski sloj usporava širenje pukotina, osobito kod materijala sklonijih raslojavanju. Na taj način, iako se dodatnim vanjskim slojevima povećava potrošnja materijala, poboljšava se integritet ispisa te se smanjuje rizik od rane inicijacije loma. Rezultati pokazuju da uspješan 3D ispis ovisi o ravnoteži između željenih mehaničkih svojstava, troškova i brzine proizvodnog procesa. Dobivena saznanja korisna su za inženjere i dizajnere koji trebaju optimizirati postavke trodimenzionalnog ispisa polimernih materijala, bilo u svrhu brze izrade prototipova ili za konačne, funkcionalne dijelove u raznim industrijskim primjenama. |
| Abstract (english) | This paper investigates how key parameters of 3D printing of polymer materials influence the mechanical properties of manufactured parts, focusing on the Fused Deposition Modeling method. In line with this, various factors that directly define the mechanical behavior of the final product were selected: infill density, layer height, and the number of outer layers. For the experimental part, test specimens made of ABS and PETG materials were produced. ABS is frequently used due to its thermal resistance and ease of post-processing, while PETG stands out for its more balanced mechanical properties and reduced tendency to crack. The specimens differed in infill densities, the number of outer layers, and layer heights. The mechanical properties of the 3D-printed test specimens were determined through static tensile testing, where tensile strength, modulus of elasticity, and yield strength were obtained from the deformation and force data. Digital Image Correlation (DIC) was used to quantify localized deformations that were visible to the naked eye, as well as any smaller deformations that might not be easily discernible. This method provides accurate measurement of the entire deformation field on the specimen surface, thus offering a comprehensive insight into fracture mechanisms and contributing to a deeper analysis of the behavior of 3D-printed parts. Reducing layer height usually leads to better interlayer bonding and higher tensile strength values, though it also extends print time. Increasing the infill density results in a denser internal structure, which enhances stiffness and load-bearing capacity. However, the extra material mass significantly raises overall consumption, affecting both cost and printing time. On the other hand, increasing the number of outer layers creates a sturdier layer around the part, acting as a protective shell that slows crack propagation—especially in materials prone to delamination. Although adding more outer layers increases material usage, it improves print integrity and lowers the risk of early fracture initiation. The results show that successful 3D printing depends on balancing desired mechanical properties, costs, and production speed. These findings are valuable for engineers and designers seeking to optimize the parameters of three-dimensional polymer printing, whether for rapid prototyping or for final, functional parts in various industrial applications. |
