Esnek direnç sıcaklık dedektörlerin üretimi ve deneysel çalışmaları
Fabrication and experimental studies of flexible resistance temperature detectors
- Tez No: 1017358
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OSMAN ÜLKİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Erimiş birikme modellemesi (FDM), Fused Deposition Modelling (FDM)
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Muş Alparslan Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Dedektör ve Sensör Teknolojileri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekatronik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, eklemeli imalat yöntemlerinden biri olan eriyik yığma modellemesi (EYM) kullanılarak iletken kompozit filamentlerden esnek direnç tabanlı sıcaklık sensörlerinin (RTD) üretimi ve performans analizi gerçekleştirilmiştir. Temel amaç, düşük maliyetli ve hızlı üretilebilir sensör platformları geliştirmek ve farklı iletken filament türlerinin sıcaklık algılama performanslarını karşılaştırmalı olarak incelemektir. Karbon siyahı (CB) katkılı iki termoplastik filament kullanılmıştır: polilaktik asit (CB-PLA) ve akrilonitril bütadien stiren (CB-ABS). Bu filamentler bir termoplastik polimer çeşididir. Polimer malzemeye karbon siyahı katılmasıyla elektriksel iletkenliğe sahip olan bir kompozit haline gelmiştir. Sensör tasarımın ana boyutları toplam 55 mm genişlik, 30 mm yükseklik ve 0.30 mm kalınlık şeklindedir. Aynı meander geometrisine sahip sensörler, Creality K1C yazıcıda 0.10 mm katman kalınlığı ve %100 doluluk ile üretilmiştir. Elektriksel, termal ve mekanik testler sistematik olarak uygulanmıştır. I-V ölçümleri her iki sensörün de ohmik davrandığını göstermiştir. CB-ABS'nin direnci ~12,5 kΩ, CB-PLA'nın direnci ise ~23,8 kΩ'dur; CB-ABS daha iletkendir. Sıcaklık testlerinde (10-90°C) her iki sensör de pozitif sıcaklık katsayısı sergilemiştir. CB-ABS'nin duyarlılığı (α) 0.00611 °C⁻¹, CB-PLA'nınki 0.00442 °C⁻¹ olarak hesaplanmıştır; yani CB-ABS daha yüksek sıcaklık duyarlılığına sahiptir. Termal çevrim testlerinde (30-50°C, 5 döngü) CB-ABS daha kararlı ve düşük histerezisli performans gösterirken, CB-PLA'da belirgin sapmalar gözlenmiştir. Bükülme testlerinde (yarıçap 4.45-3.25-2.45 cm) her iki sensörün direnci artmış, ancak CB-ABS aynı gerinim altında CB-PLA'ya göre yaklaşık 3.6 kat daha fazla bağıl direnç değişimi (%9.12'ye karşı %2.56) sergilemiştir. Bu, CB-ABS'nin esneklik algılamada çok daha hassas olduğunu göstermektedir. Transfer edilebilirlik testlerinde sensörler MDF ve plastik yüzeylere yapıştırılmış ve dirençlerinde anlamlı bir değişim olmamıştır (%0.2'nin altında). Cam vial üzerinde farklı su sıcaklıklarıyla yapılan uygulamada da sensörler kararlı çalışmıştır. Sonuç olarak, EYM yöntemiyle esnek, düşük maliyetli ve uygulamaya uyarlanabilir sıcaklık sensörlerinin üretilebileceği gösterilmiştir. CB-ABS sensörü yüksek hassasiyet, kararlılık ve tekrarlanabilirlik gerektiren uygulamalar için daha uygunken; CB-PLA daha yüksek direnci ve daha düşük hassasiyetiyle farklı kullanım alanlarına (örneğin düşük enerji tüketimli sistemler) potansiyel sunmaktadır. Bu çalışma, eklemeli imalat tabanlı sensör teknolojilerine, özellikle giyilebilir elektronikler ve yüzey sıcaklık izleme sistemlerine katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, flexible resistance-based temperature sensors (RTDs) were fabricated from conductive composite filaments using fused deposition modeling (FDM), an additive manufacturing method, and their performance was analyzed. The main objective is to develop low-cost, rapidly producible sensor platforms and to comparatively investigate the temperature sensing performance of different conductive filament types. Two carbon black (CB)-filled thermoplastic filaments were used: polylactic acid (CB-PLA) and acrylonitrile butadiene styrene (CB-ABS). These filaments are a type of thermoplastic polymer. The addition of carbon black to the polymer material results in an electrically conductive composite. The main dimensions of the sensor design are 55 mm in width, 30 mm in height, and 0.30 mm in thickness. Sensors with the same meander geometry were produced using a Creality K1C printer with a layer height of 0.10 mm and 100% infill. Electrical, thermal, and mechanical tests were systematically applied. I–V measurements showed that both sensors exhibited ohmic behavior. The resistance of CB-ABS was approximately 12.5 kΩ, while that of CB-PLA was approximately 23.8 kΩ; CB-ABS is more conductive. In temperature tests (10–90°C), both sensors displayed a positive temperature coefficient. The sensitivity (α) of CB-ABS was calculated as 0.00611 °C⁻¹, and that of CB-PLA as 0.00442 °C⁻¹; thus, CBABS has higher temperature sensitivity. In thermal cycling tests (30–50°C, 5 cycles), CB-ABS showed more stable performance with lower hysteresis, whereas CB-PLA exhibited noticeable deviations. In bending tests (radii of 4.45, 3.25, and 2.45 cm), the resistance of both sensors increased, but under the same strain, CB-ABS showed approximately 3.6 times greater relative resistance change (9.12% vs. 2.56%) than CB-PLA. This indicates that CB-ABS is much more sensitive in strain sensing. In transferability tests, sensors were attached to MDF and plastic surfaces, and no significant change in resistance was observed (below 0.2%). The sensors also worked stably in an application on a glass vial with different water temperatures. In conclusion, it has been demonstrated that flexible, low-cost, and adaptable temperature sensors can be produced using the FDM method. The CB-ABS sensor is more suitable for applications requiring high sensitivity, stability, and repeatability, while CB-PLA, with its higher resistance and lower sensitivity, offers potential for different use cases (e.g., low-power systems). This study contributes to additive manufacturing-based sensor technologies, especially for wearable electronics and surface temperature monitoring systems.
Benzer Tezler
- Development of multi-layer conductive polymer nanocomposites for electromagnetic shielding application
Elektromanyetik kalkanlama uygulamaları için katmanlı iletken polimer nano kompozitlerinin geliştirilmesi
FATMA ZEHRA ENGİN SAĞIRLI
Doktora
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
- Laser induced graphene based flexible gas sensor for wearable electronics
Giyilebilir elektronikler için lazer kaynaklı grafen bazlı esnek gaz sensörü
MEHMET MERT BÜYÜKTURGAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURİ SOLAK
- Cizre- Silopi karayolunun esnek üstyapı bozulmalarında yüksek sıcaklık etkisinin araştırılması ve beton yol alternatifi
Investigation of high temperature's impact on flexible pavement destructions on the Cizre-Silopi highway and concrete road option
TURAN FIRAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
UlaşımŞırnak Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEDAT ÖZCANAN
- Hava boşluğunun izoleli esnek hava kanalının ısıl direncine etkisi
Effect of air gap on the thermal resistance of insulated flexible air duct
İREM ŞENEL YOLCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU UYSAL
- Gümüş mürekkeplerin baskılanmasıyla kağıt temelli elektrotların üretimi ve sıcaklık sensörü uygulamaları
Manufacturing of paper based electrodes by printing silver inks and temperature sensor applications
NAİL GÜNALTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyomühendislikErciyes ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA SERDAR ÖNSES
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURİ BURAK KİREMİTLER