Üç boyutlu yazıcılar için polimer nanokompozit filamentlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of polymer nanocomposite filaments for 3D printers
- Tez No: 444496
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA AYDIN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Dumlupınar Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 102
Özet
Eklemeli imalat son yıllarda yaygınlaşarak endüstride de kullanılan bir üretim tekniği haline gelmiştir. Ergiyik Biriktirmeli İmalat (FDM) tekniği, eklemeli imalat teknikleri arasında en bilinen ve en yaygın kullanılan tekniklerden birisidir. Fakat bu cihazlarda inşa malzemesi (filament) olarak kullanılan polimer esaslı malzemelerin yetersiz mekanik özelliklere sahip olmasından dolayı, teknik genellikle model yapımı ve görsel prototiplerin oluşturulması gibi kısıtlı uygulama alanlarına sahiptir. Mekanik özellikleri iyileştirilmiş polimer esaslı malzemelerin geliştirilmesi ile tekniğin yaygınlaşması ve uygulama alanlarının artması sağlanabilir. Çalışmada, mevcut filamentlere nano/mikro partikül takviyesi yapılarak ticari üç boyutlu yazıcılarla uyumlu mevcut filamentlerden daha iyi özelliklere sahip kompozit filamentler üretilmiş ve bu filamentler“Üç Boyutlu Yazıcı”ile yazdırılmıştır. Matris malzemesi olarak Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) seçilirken takviye malzemesi olarak ise ZrB2, SiO2, Çok duvarlı karbon nano tüp (MWCNTs) ve Al partikülleri kullanılmıştır. Filamentler ve üç boyutlu yazdırılmış numuneler üzerinde malzeme karakterizasyonu işlemleri yapılmıştır. Eş dönmeli ikiz-vidalı bir ekstrüder kullanılarak üretilen filamentler üzerinde çekme testi ve yüzey pürüzlülüğü ölçümleri yapılmıştır. Takviye partiküllerin varlığının ispatlanması için filamentlerin çekme testi sonrası kırık yüzeyleri üzerinde Enerji-dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDS) ve Taramalı elektron mikroskopu (SEM) çalışmaları yapılmıştır. Üç boyutlu yazdırılmış numunelerin karakterizasyonu için çekme testi ve üç nokta eğme testleri yapılmıştır. Testlerin ardından, kırık yüzeyler üzerinde SEM çalışmaları yapılarak numunelerin hasar davranışları incelenmiştir. Ek olarak, üç boyutlu yazdırılmış kompozit numuneler üzerinde sertlik testi yapılmış ve sonuçlar takviyesiz numune ile karşılaştırılmıştır. Netice olarak mikro-partikül takviyesinin 3 boyutlu yazdırılmış numunelerin birim uzama değerlerini en az %82,5 oranında iyileştirdiği görülmüştür. Bunun yanında nanopartikül takviyesi uzama değerlerini %76'ya varan oranlarda iyileştirirken, çekme değerleri en az %13,5 oranında iyileşmiştir.
Özet (Çeviri)
Additive Manufacturing (AM) is becoming an industrial manufacturing standard with wide-spreading of the related techniques in recent years. Fused Deposition Modeling (FDM) is a technique which is one of the most well known and most prevalent among other AM techniques. However, this technique has limited application area including model making and creating visual mock-ups because of the inadequate mechanical properties of the polymeric materials which are used as building materials (filament). The technique may widen its application areas by creating improved building materials. In this work nano/micro particle reinforced filaments with superior mechanical properties, compatible with commercial FDM devices, were produced successfully and used as building material in a commercial 3D printer. Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) was chosen as matrix material while ZrB2, SiO2, Multi wall carbon nanotubes (MWCNTs) and Al particles were used as reinforcement materials. Characterization of the both filaments and 3D printed samples which had been produced by using these filaments was done in the context of this work. A co-rotating twin screw extruder was employed for production of the filaments. Tensile test and the surface roughness measurements were conducted on the filaments subsequently. After completing of the tensile test Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and Scanning electron microscope (SEM) examinations were conducted on the fractured surfaces of the test samples to validate presence of the reinforcement particles. For characterization of the 3D printed samples, tensile test and three-point bending tests were conducted firstly. After that, SEM investigations were conducted on the fractured surfaces for revealing underlying mechanisms. In addition to these, hardness-test was applied on the 3D printed samples' surfaces. Results show that reinforcement of ABS matrix with micro particle improves tensile-strain behavior of the 3D printed samples at least 82.5%. While nano particle reinforcement resulted with improvement up to 76% for tensile-strain value, strength of the 3D printed specimens shows at least 13.5% improvement for nano particle reinforcement.
Benzer Tezler
- Üç boyutlu yazıcılar için karbon nanotüp takviyeli nanokompozit filamentlerin üretilmesi
Production of carbon nanotube reinforced nanocomposite filaments for 3-D printers
SERHAT ORAN
Doktora
Türkçe
2022
Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova ÜniversitesiPolimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ATİLLA TAŞDELEN
- Üç boyutlu yazıcı ile biyomedikal uygulamalar için çok fonksiyonlu polimer kompozit filament geliştirilmesi
Development of multifunctional polymer composite filament for 3D printer for biomedical applications
İLKNUR KÖKCÜ
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİHRİGÜL EKŞİ ALTAN
- Experimental and finite element free vibration analysis of a 3D printed nano-composite polymer cantilever beam
Üç boyutlu yazıcıda üretilmiş nanokompozit polimer ankastre kirişin deneysel ve nümerik serbest titreşim analizi
SABRİ CAN EKERER
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiAdana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEM BOĞA
DOÇ. DR. TURAÇ FARSADİ
- Fabrication and characterization of ultra high performance cnts/pei nanocomposite filaments for additive manufacturing
Eklemeli imalat için ultra yüksek performanslı iletken nanokompozit filamanların üretimi ve karakterizasyonu
ÖZGE KAYNAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ELİF ÖZDEN YENİGÜN
- Production and development of photocurable resin used in 3D printing for dental applications
Dental uygulamalar için 3 boyutlu yazıcıda kullanılan fotokürlenebilir reçinenin üretimi ve geliştirilmesi
BERK ÖZLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Polimer Bilim ve TeknolojisiDokuz Eylül ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR YILDIRIM