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Effect of Printing Parameters on Mechanical Behaviour of PLA-Flax Printed Structures by Fused Deposition Modelling

Authors :
Ameur El Amine Hamami
Sofiane Guessasma
Ferhat Benmahiddine
Sofiane Belhabib
Yassine Elias Belarbi
Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Laboratoire de génie des procédés - environnement - agroalimentaire (GEPEA)
Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut Universitaire de Technologie - Nantes (IUT Nantes)
Université de Nantes (UN)-Institut Universitaire de Technologie Saint-Nazaire (IUT Saint-Nazaire)
Université de Nantes (UN)-Institut Universitaire de Technologie - La Roche-sur-Yon (IUT La Roche-sur-Yon)
Université de Nantes (UN)-Ecole Nationale Vétérinaire, Agroalimentaire et de l'alimentation Nantes-Atlantique (ONIRIS)-Université Bretagne Loire (UBL)
Laboratoire des Sciences de l'Ingénieur pour l'Environnement - UMR 7356 (LaSIE)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de La Rochelle (ULR)
Laboratoire pour l'efficacité énergétique et environnementale de l'enveloppe et des villes (4evLab)
Université de La Rochelle (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-EDF R&D (EDF R&D)
EDF (EDF)-EDF (EDF)
Institut Universitaire de Technologie - Nantes (IUT Nantes)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST)
Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Institut Universitaire de Technologie Saint-Nazaire (IUT Saint-Nazaire)
Université de Nantes (UN)-Ecole Polytechnique de l'Université de Nantes (EPUN)
Université de Nantes (UN)-Ecole Nationale Vétérinaire, Agroalimentaire et de l'alimentation Nantes-Atlantique (ONIRIS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bretagne Loire (UBL)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique)
Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Universitaire de Technologie - La Roche-sur-Yon (IUT La Roche-sur-Yon)
Université de Nantes (UN)
Université de La Rochelle (ULR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
INTERREG VA FCE Program
FLOWER project : 23.
Source :
Materials, Volume 14, Issue 19, Materials, MDPI, 2021, 14 (19), pp.5883. ⟨10.3390/ma14195883⟩, Materials, Vol 14, Iss 5883, p 5883 (2021)
Publication Year :
2021
Publisher :
Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2021.

Abstract

International audience; Few studies have reported the performance of Polylactic acid (PLA) flax feedstock composite for additive manufacturing. In this work, we report a set of experiments conducted by fused filament technology on PLA and PLA-flax with the aim of drawing a clear picture of the potential of PLA-flax as a feedstock material. Nozzle and bed temperatures are both combined with the printing angle to investigate their influence on structural and mechanical properties. The study shows a low sensitivity of PLA-flax to process parameters compared to PLA. A varied balance between shearing and uniaxial deformation is found consistent with tensile results where filament crossing at −45/+45° provides the optimal load-bearing capabilities. However, Scanning Electron Microscopy (SEM) and high-speed camera recording shows a limiting reinforcing effect of flax fibre due to the presence of intra-filament porosity and a significant amount of fibre pull-out resulting from the tensile loading. These results suggest that the quality of the bond between PLA matrix and flax fibre, intra-filament porosity, and surface roughness should receive more attention as well as the need for more continuous fibre reinforcement in PLA filaments to optimise the performance of PLA-flax printed materials.

Details

Language :
English
ISSN :
19961944
Database :
OpenAIRE
Journal :
Materials
Accession number :
edsair.doi.dedup.....3ee4d69bf0d841850173873f83a07f5e
Full Text :
https://doi.org/10.3390/ma14195883