Fabrication of carbon nanotube reinforced plastic matrix composites using 3 dimensional printing
3 boyutlu yazıcı kullanarak karbon nanotüp takviyeli nano kompozit üretimi
- Tez No: 488216
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. BEDRİ ONUR KÜÇÜKYILDIRIM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Nano kompozit, 3 boyutlu yazıcı, Karbon nanotüp, Steryolitografi, Mekanik özellikler, Nano composite, 3 dimensional printing, Carbon nanotube, Stereolithography, Mechanical properties
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İmal Usulleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 103
Özet
Günümüzde pek çok yeni üretim yöntemi ortaya çıkmaya başlamıştır. Bu yöntemler arasında en çok adı duyulan yöntem, katmanlı üretim yöntemine dayanan 3 boyutlu yazıcı yöntemidir. Bu yöntem sayesinde geleneksel yöntemlerle tek seferde üretilmesi imkansız olan geometriler tek prosesle üretilebilmektedir. Bu avantajına rağmen 3 boyutlu yazıcılarla üretilen ürünler sınırlı mekanik özelliklere sahip olmaktadır. Bu sebepten dolayı 3 boyutlu yazıcı yöntemi son ürünü üretmek için nadiren kullanılmaktadır. Karbon nanotüpler üstün mekanik özelliklere sahip karbon içeren nano malzemelerdir. Literatürde karbon nanotüp takviyeli polimer matrisli nano kompozitlerle ilgili çalışmalar bulunmaktadır. Bu çalışmalar göstermiştir ki; eğer karbon nanotüpler uygun şekilde fonksiyoneleştirilir ve matris içinde homojen biçimde disperse edilirse mekanik özelliklerin önemli ölçüde arttığı görülmüştür. Karbon nanotüplerin bu üstün mekanik özelliklerinden dolayı, 3 boyutlu yazıcılarda takviye malzemesi olarak kullanılabileceği bu sayede basılan parçaların mekanik özelliklerinin geliştirilebileceği öngörülmüştür. Bu çalışmada stereyolitografi tipi 3 boyutlu yazıcılar için karbon nanotüp takviyeli reçine üretilerek, mekanik özelliklerin geliştirilmesi amaçlanmış olup; bu sayede 3 boyutlu yazıcılardan son ürünün elde edilebilmesi hedeflenmiştir. Bu çalışmada ilk olarak karbon nanotüpler aglomerasyonu önlemek ve matris malzemesi ile iyi bir ara yüzey oluşturmak amacıyla kimyasal yöntemler ile fonksiyonelleştirilmiştir. Ardından karbon nanotüpler reçine içinde ultrasonik yöntemle homojen bir şekilde disperse edilmiştir. Hazırlanan nano kompozit çökelme testine tabi tutulmuştur. Çökelme testinin sonucunda herhangi bir çökelme görülmemiştir. Bu işlemlerin ardından mekanik özelliklerin belirlenmesi amacıyla çekme ve aşınma testi numuneleri hazırlanmıştır. Yapılan testler sonucunda 3 boyutlu yazıcıda basılan nano kompozit malzemenin çekme ve sürtünme özelliklerinde oldukça ileri seviyelerde artış gözlenmiştir. Bu çalışmanın sonucunda; nano kompozit reçine hazırlanarak, deney numuneleri başarılı bir şekilde basılmıştır. Basılmış olan nano kompozit numuneler, katkısız numunelere kıyasla çok daha ileri özellikler göstermiştir. Bu çalışma bize göstermiştir ki 3 boyutlu yazılarda basılan parçaların sınırlı mekanik özellikleri uygun bir şekilde fonksiyonelleştirilmiş karbon nanotüp takviyesiyle elde edilmiş nano kompozit reçine kullanılarak geliştirilebilmektedir. Bu sayede 3 boyutlu yazıcılarda büyük bir problem olarak görülen sınırlı mekanik özellikler geliştirilmiştir. Bu gelişmelerin ışığında 3 boyutlu yazıcılar kendilerine daha geniş bir uygulama alanı bulabilecektir.
Özet (Çeviri)
Recently, many breakthrough manufacturing methods begin to appear. One of the most common among these methods is 3 dimensional printing which is based on additive manufacturing method. 3 dimensional printing gives us advantage of manufacturing parts in single process. Despite its advantages 3 dimensional printed products have limited mechanical properties. Due to that disadvantage, 3 dimensional printing methods are rarely used for manufacturing final products. Carbon nanotubes are carbon based nano materials which have impressive mechanical properties. In literature, there are studies about polymer matrix carbon nanotube reinforced nano composites. In those studies, it is proved that if carbon nanotubes are functionalized and dispersed adequately, polymer matrix will have greatly enhanced mechanical properties. As these superior properties of carbon nanotubes are considered, carbon nanotubes reinforced nano materials have great potential to eliminate limitation of mechanical properties of 3 dimensional printing. The aim of this study is to produce carbon nanotube reinforced resin for stereolithography type 3 dimensional printers in order to improve mechanical properties of printed products to make them available for final products. In this regard, carbon nanotubes are functionalized properly by chemical methods in order to prevent agglomeration and create strong interface between carbon nanotubes and polymer matrix. Carbon nanotubes are dispersed in resin homogenously by ultrasonication method. As we prepared nano composite resin, we applied sedimentation test in order to determine stability of nano composite resin. As a result of test, sedimentation was not observed in short and long term in any ratio. Subsequently we manufactured tensile and wear specimens in order to evaluate mechanical properties of nano composite specimens. As a result of mechanical tests, we observe that tensile and wear properties of 3 dimensional printed products are enhanced dramatically. As a result, we managed to prepare nano composite resin and manufactured specimens from nano composite resin. Our reinforced specimens show superior properties than base specimens. This study shows us that limited mechanical properties of 3 dimensional printed products can surpassed by using reinforcement of carbon nanotube which is processed adequately. As one of the most important problem of 3 dimensional printed products have solved, 3 dimensional printings can find itself more field of applications.
Benzer Tezler
- Investigation of CNT smart paint for structural health monitoring in advanced and nano-enhanced carbon fiber composites
Gelişmiş ve nano takviyeli kompozit malzemeler için karbon nanotüp içerikli akıllı boyanın yapısal sağlık izleme için geliştirilmesi
YAĞMUR ATEŞCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. HÜLYA CEBECİ
- Yapay kas uygulamaları için nanokompozit malzeme geliştirilmesi
Development of nanocomposite material for artificial muscle applications
AYŞE KÜBRA AYDINALEV
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN
- hBN ve MWCNT Katkılı PA66/Cam Nanokompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of hBN and MWCNT integrated PA 66/Glass Nanocomposites
NASER REZAEI ANSAROUDI
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Mühendislik BilimleriOndokuz Mayıs ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM İNANÇ
- Toz metalurjisi yöntemiyle karbon nanotüp takviyeli alüminyum matrisli kompozitlerin üretimi ve mikroyapı,mekanik,korozyon özelliklerinin araştırılması
Fabrication of carbon nanotube reinforced aluminum matrix composites by powder metallurgy process and investigation of microsructural,mechanical and corrosion properties
ABDULHADİ KOŞATEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Mühendislik BilimleriAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HARUN MİNDİVAN
- Fabrication and investigation of carbon nanotube reinforced aluminum matrix composite material
Karbon nanotüp takviyeli alüminyum matrisli kompozit malzeme üretimi ve özelliklerinin incelenmesi
BEDRİ ONUR KÜÇÜKYILDIRIM
Doktora
İngilizce
2012
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞEGÜL AKDOĞAN EKER