3d yazıcı ile üretilen karbon fiber takviyeli pet kompozit malzemelerinde delik delme parametrelerinin deneysel araştırılması ve optimizasyonu
Experimental investigation and optimization of hole drilling parameters in carbon fiber reinforced pet composite materials produced by 3d printing
- Tez No: 1022123
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BARKIN BAKIR, DOÇ. DR. SELİM HARTOMACIOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hafiflik, yüksek mukavemet ve düşük maliyet gibi kritik beklentiler, havacılık, otomotiv, biyomedikal ve elektronik gibi önde gelen sektörleri yeni malzemeler aramaya yöneltmiştir. Bu bağlamda, karbon fiber takviyeli kompozitler, üstün termal, elektriksel ve mekanik avantajları sayesinde modern üretim endüstrilerinde önemli bir yer edinmiştir. Her üretim sürecinin merkezinde yer alan delme işlemleri, bu gelişmiş kompozit yapılarla uğraşırken zorlu bir görev haline gelir. Özellikle 3D baskı (katmanlı üretim) teknolojisi kullanılarak üretilen saf PET ve PET-CF15 kompozitlerinin işlenmesi, malzemenin benzersiz mikro yapısını anlamak ve işleme sırasında yapısal kusurları önlemek için deneysel inceleme gerektirir. Bu çalışmada, 3D baskı ile üretilen PET ve PET-CF15 malzemelerinin delik delme işlemindeki işlenebilirlik davranışları deneysel olarak incelenmiştir. Çalışma kapsamında yüzey pürüzlülüğü (Ra), kesme kuvveti (Ft) ve çekme testi sonuçları nicel olarak değerlendirilmiş; delaminasyon ve delik çevresi hasarları ise SEM/görsel incelemeler kapsamında ele alınmıştır. Deneysel süreçte, temel giriş parametreleri olarak takım hızı, ilerleme hızı seçilmiştir. Tüm delme işlemleri, herhangi bir soğutucu kullanılmadan bir CNC freze tezgahında gerçekleştirilmiştir. İdeal delme özelliklerini elde etmek için deneyler Taguchi ortogonal dizisine göre tasarlanmış ve parametrelerin sonuçlar üzerindeki etki oranları ANOVA (Varyans Analizi) kullanılarak doğrulanmıştır. Elde ettiğimiz veriler, malzeme türü ve takım hızının yüzey pürüzlülüğü gibi kalite çıktısı üzerinde belirleyici faktörler olduğunu göstermiştir. Taguchi analizi sonucunda, yüzey pürüzlülüğünü minimize eden optimum delme parametreleri saf PET malzemesi için 1500 rpm takım hızı ve 1200 mm/dak ilerleme hızı, PET-CF15 malzemesi için ise 1500 rpm takım hızı ve 400 mm/dak ilerleme hızı olarak belirlenmiştir. Deneysel analizlerimiz, doğru işleme parametreleri seçildiğinde üretim kalitesinin ne kadar iyileştirilebileceğini açıkça göstermektedir. Özetle, bu çalışma PET ve PET-CF15 kompozit malzemeler üzerinde delik delme işlemleri için ideal parametre sınırlarını ortaya koymakta ve malzemenin gelişmiş üretim süreçlerindeki endüstriyel uygulamalar için yol gösterici deneysel veriler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Critical expectations such as lightness, high strength, and low cost have driven leading sectors like aerospace, automotive, biomedical, and electronics to seek new materials. In this context, carbon fiber reinforced composites have gained a significant place in modern manufacturing industries thanks to their superior thermal, electrical, and mechanical advantages. Drilling operations, which are central to every manufacturing process, become a challenging task when dealing with these advanced composite structures. In particular, the processing of pure PET and PET-CF15 composites produced using 3D printing (additive manufacturing) technology requires experimental investigation to understand the unique microstructure of the material and prevent structural defects during processing. In this study, the machinability behavior of 3D-printed PET and PET-CF15 materials in hole drilling operations was experimentally investigated. Within the scope of the study, surface roughness (Ra), cutting force (Fa), and tensile test results were quantitatively evaluated; delamination and peri-hole damage were addressed within the scope of SEM/visual inspections. In the experimental process, tool speed and feed rate were selected as the basic input parameters. All drilling operations were performed on a CNC milling machine without the use of any coolant. To obtain the most ideal drilling characteristics, experiments were designed according to the Taguchi orthogonal array, and the dominance and influence ratios of the parameters on the results were validated using ANOVA (Analysis of Variance). Our data showed that material type and tool speed are decisive factors in quality output, such as surface roughness. As a result of the Taguchi analysis, the optimum drilling parameters that minimize surface roughness were determined as 1500 rpm tool speed and 1200 mm/min feed rate for pure PET material, and 1500 rpm tool speed and 400 mm/min feed rate for PET-CF15 material. Our experimental analyses clearly demonstrate how much production quality can be improved when the correct machining parameters are selected. In summary, this study reveals the ideal parameter limits for hole drilling operations on PET and PET-CF15 composite materials and provides guiding experimental data for industrial applications of the material in advanced production processes.
Benzer Tezler
- 3B yazıcı ile üretilen karbon fiber takviyeli PLA parçalarında karbon fiber oranının mekanik özelliklere etkisi
The effects of carbon fiber ratio on mechanical properties in carbon fiber reinforced PLA parts produced by 3D printer
MELTEM BESTE AKIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Mühendislik BilimleriGazi Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YAKUP TURGUT
- Üç boyutlu yazıcı ile üretilen poliamid (PA) katmanlar ile güçlendirilmiş karbon fiber/epoksi kompozitlerin mekanik performansı
Enhancing mode-I and mode-II fracture toughness of carbon fiber/epoxy laminated composites using 3D-printed polyamideinterlayers
VOLKAN DUMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiAlanya Alaaddin Keykubat ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BERTAN BEYLERGİL
- Karbon fiber takviyeli ABS kompozitlerin FDM 3B yazıcı ile üretimi ve ANSYS ile modellenmesi
Production of carbon fiber reinforced ABS composites with FDM 3D printer and modeling with ANSYS
ZEKİ YAHYA PATAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik BilimleriÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiBiyomühendislik ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ VOLKAN ESKİZEYBEK
- 3D yazıcı ile üretilen hibrit kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the mechanical properties of hybrid composites produced with a 3D printer
SEYİT SERHAN SARAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP EKİCİ
- 3B yazıcı ile üretilen bal peteği sandviç kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the mechanical properties of honeycomb sandwich composites produced by 3D printer
SERDAR KAVELOĞLU
Doktora
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEMSETTİN TEMİZ