Grafen takviyeli akrilonitril butadien stiren kompozitlerin eklemeli imalat yöntemi ile elde edilen sandviç yapılarının üretim ve karakterizasyonları
Fabrication and characterizations of sandwich structures to produced by additive manufacturing method of acrylonitrile butadiene styrene composites reinforced with graphene
- Tez No: 1003248
- Danışmanlar: PROF. DENİZ UZUNSOY, DOÇ. DR. CİHAN KABOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Metalurji Mühendisliği, Engineering Sciences, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Eklemeli üretim, Erimiş birikme modellemesi (FDM), Nano grafen, Polimer kompozitler, Sandviç yapı elemanları, Fused Deposition Modelling (FDM), Nano graphene, Polymer composites, Sandwich structure elements
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sandviç yapılı kompozitler düşük ağırlık, yüksek mukavemet, uygun malzeme ile maliyeti düşük birleşim, yüksek ısı ve ses yalıtımı, mükemmel darbe emme kapasitesi gibi üstün özellikleri nedeniyle havacılık, otomotiv ve savunma sanayisi alanlarında kullanılmaktadır. Darbe yüklerine maruz kalan sandviç paneller, yük taşıma kapasiteleri ve çalışma ömürleri açısından olumsuz yönde etkilenmektedir Son yıllarda, darbe dayanımı ve enerji emme kapasitesini artırmak için sandviç kompozitlerin farklı geometrilere sahip çekirdek yapıları üzerine yapılan çalışmalar ilgi görmektedir. Dinamik darbe yükleri altında yüksek mukavemet ve enerji emme kabiliyeti sergileyen karmaşık hücresel çekirdek yapılarının elde edilmesi için geleneksel üretim yöntemleri yetersiz kalmaktadır. Üretim maliyetlerinin azaltılması, yüksek hassasiyetle karmaşık ürünlerin üretilebilmesi, ek işlemlerin ortadan kaldırılması ve yapıların oldukça esnek bir şekilde tasarlanması gibi özellikleriyle geleneksel üretim yöntemlerine üstünlük sağlayan üç boyutlu (3B) yazıcı teknolojileri sandviç yapıların imalatında birçok avantaj sağlamaktadır. 3B eklemeli imalat yöntemlerinden biri olan eriyik yığma modelleme (EYM) tekniği kullanılarak termoplastik esaslı sandviç kompozit yapıların karmaşık çekirdek geometrilerinin elde edilmesine yönelik araştırmalar literatürde yer almaktadır. Özellikle bal peteği ve ökzetik çekirdek geometrilerine sahip yapıların üstün basma dayanımı ve enerji emme değerlerine sahip olması yapılan çalışmalarda belirtilmiştir. Buna karşın, oldukça yüksek mekanik özellik sergileyen grafenin termoplastik çekirdek matrislerine takviye malzemesi olarak katkılanması ile ilgili sınırlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Bu tez çalışmasında, öncelikle elektrik arklama yöntemiyle yüksek saflıkta grafen sentezlenmiştir. Elde edilen birkaç tabakalı grafen (FLG) ve ticari grafen, belirlenen ağırlık oranlarında (%0,25, 0,50 ve 0,75) akrilonitril bütadien stiren (ABS) granüllerine katkılanmıştır. Tek vidalı ve çift vidalı ekstrüder aracılığıyla kompozit filamentler üretilmiştir. Katkısız ve grafen takviyeli ABS kompozit filamentlerden; termal, mekanik, tribolojik ve yapısal analizlerilerine yönelik numuneler EYM esaslı 3B yazıcı aracığıyla baskılanmıştır. Daha sonra bal peteği ve ökzetik (re-entrant) geometrilerindeki sandviç kompozit yapı numunelerinin çekirdek kısımları tasarlanmış ve 3B baskı ile üretimleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen yapıların, basma, eğilme ve düşen ağırlık gibi mekanik testleri ve yapısal karakterizasyonları gerçekleştirilerek grafenin ABS matris yapısına etkisi araştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
Sandwich composites are used in aerospace, automotive and defence industries due to their superior properties such as low weight, high strength, low cost combination with suitable material, high heat and sound insulation, excellent impact absorption capacity. Sandwich panels subjected to impact loads are adversely affected in terms of their load carrying capacity and service life. In recent years, studies on core structures of sandwich composites with different geometries to increase impact resistance and energy absorption capacity have attracted interest. Conventional manufacturing methods are insufficient to obtain complex cellular core structures that exhibit high strength and energy absorption capability under dynamic impact loads. Three-dimensional (3D) printer technologies, which provide superiority over traditional production methods with features such as reducing production costs, producing complex products with high precision, eliminating additional processes and designing structures in a highly flexible way, provide many advantages in the manufacture of sandwich structures. Researches on obtaining complex core geometries of thermoplastic-based sandwich composite structures by using fused deposition modelling (FDM) technique, one of the 3D additive manufacturing methods, are available in the literature. In particular, the superior compressive strength and energy absorption values of structures with honeycomb and auxetic core geometries have been reported in studies. On the other hand, there are limited number of studies on the doping of graphene, which exhibits very high mechanical properties, as a reinforcing material in thermoplastic core matrices. In this thesis firstly, high purity graphene was synthesized by electric arc method. The obtained few-layered graphene (FLG) and commercial graphene were doped into acrylonitrile butadiene styrene (ABS) granules at specified weight ratios (0.25, 0.50 and 0.75%). Composite filaments were produced by single screw and twin-screw extruder. Samples for thermal, mechanical, tribological and structural analyses of neat and graphene reinforced ABS composite filaments were printed by means of EYM based 3D printer. Then, the core parts of the sandwich composite structure samples in honeycomb and auxetic (re-entrant) geometries were designed and 3D printed. The effect of graphene on the ABS matrix structure was investigated by performing mechanical tests such as compression, bending and low-velocity impact tests and structural characterisations of the obtained structures.
Benzer Tezler
- Creep behavior investigation of 3d printed polyetherimide parts with carbon black reinforcement via experimental analysis and modeling
3b basılmış karbon siyahı takviyeli polieterimid parçaların deneysel analiz ve modelleme ile sürünme davranışının incelenmesi
MERVE KARABAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPTEKİN YILDIZ
- Preparation and investigation of electrical, thermal and mechanical properties of carbonaceous nanofillers containing acrylonitrile butadiene styrene (ABS) composites
Karbon esaslı nano katkı takviyeli akrilonitril bütadien stiren (ABS) kompozitlerin hazırlanması ve elektriksel, termal ve mekanik özelliklerin incelenmesi
ALİNDA ÖYKÜ AKAR
Doktora
İngilizce
2022
Kimya MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FERDA HACIVELİOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÜMİT TAYFUN
- Selüloz nanoelyaf takviyeli abs polimer kompozitlerin mekanik ve ısıl özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and thermal properties of cellulose nanofiber reinforced abs polymer composites
SULTAN ÇAVDAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HARUN SEPETÇİOĞLU
DOÇ. DR. İDRİS KARAGÖZ
- Grafen takviyeli polipropilen-(PP) akrilonitril bütadien stiren-(ABS) mühendislik plastiklerin üretilmesi ve tribolojik incelenmesi
Production and tribological investigation of graphene reinforced polypropylene (PP)- acrylonitrile butadiene styrene (ABS) engineering plastics
MEHMET ALİ ÇULHA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiKahramanmaraş İstiklal ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İBRAHİM KARTERİ
DOÇ. DR. MUHAMMET KARATAŞLI
- Polimer esaslı grafen katkılı yeni nesil iletken nanokompozit malzemelerin üretimi, yapısal özelliklerinin ve iletkenlik karakteristiklerinin incelenmesi
Production of polymer based graphene added new generation conductive nanocomposite materials, investigation of the structure properties and the conductivity characteristics of them
BEHZAT YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Mühendislik BilimleriKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İSMAİL TİYEK