Wear, friction and hardness characteristics of FDM-printed plastic materials
FDM baskılı plastik malzemelerin asınma, sürtünme ve sertlik özellikleri
- Tez No: 521378
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ATAKAN ALTINKAYNAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Konstrüksiyon Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
Sanal ortamda tasarlanmış 3 boyutlu nesneleri katı formda somut nesnelere dönüştüren makinelere 3 boyutlu yazıcı denir. İlk 3D yazıcı teknolojisi Charless Hull tarafından 1984 yılında ortaya çıkmıştır. 1986 yılında 3D Systems adlı ilk 3D yazıcı şirketinin kurulmasıyla yeni bir sektör doğmuştur. 90'lı yıllarda bu teknoloji hızla ilerlemiş, Amerika'da ilk renkli baskı alınmıştır. 2005 yılında başlayan ve 2007 yılında ilk açık kaynak kodlu, kendi parçalarını dahil prototipleyebilen yazıcıları çıkaran RepRap projesi ile 3D yazıcılar evlerimize kadar ulaşmıştır. Bu girişimin amacı maliyeti azaltarak kullanımı yaygınlaştırmaktı ve günümüzde ne kadar büyük bir başarıya ulaştığını görebiliyoruz. 3D yazıcıların çalışabilmeleri için 3boyutlu modele, tasarıma ihtiyacı vardır. Bilgisayar ortamında AutoCAD, Solidworks, 3DsMax gibi bir CAD (Bilgisayar Destekli Tasarım) programı ile tasarlanmış çizimler veya 3 boyutlu tarayıcı ile taranmış olan nesneler '.stl' uzantısında dışa aktarılırlar. 3D yazıcı '.stl' uzantısındaki dosyayı algılar ve baskı işlemini gerçekleştirir. 3D Printer teknolojilerinin tamamı katmanları üst üste yığma prensibi ile çalışır. Ancak katmanları nasıl oluşturdukları oldukça farklılaşabilmektedir. Katman yığma teknikleri günümüzde geçerli olan bir çok farklı teknolojiden faydalanabilmektedir. Örneğin lazerler, elektron ışın kaynakları, UV kürleme vb. FDM (Birleştirmeli Yığma ile Modelleme) masaüstü 3D baskıda en yaygın kullanıma sahip tekniktir. İşleme başlamadan önce yazıcıya bir 3D model verisi girilir. Bilgisayar destekli bu tasarım verisini yazıcı okur ve işlem başlar. Termo plastik malzeme yazıcının extruder diye adlandırılan bölgesinde ısıtılarak erimiş plastik olarak X ve Y koordinatlarında basılır. Tabanın en altından başlayarak Z koordinatı boyunca katmanlar serilir. Serilen katmanlar birleşerek katı formda bir model elde edilir. Akrilonitril bütadien stiren ve Polilaktik Asit 3B yazicilarda en popüler ve sık kullanılan malzemelerdir. Karbon fiber takviyeli akrilonitril bütadien stiren, sürtünme özelliklerinin karbondan dolayı iyileştirildiği yeni malzemedir. Çoğu termoplastik polimer, yenilenemeyen petrol rezervlerinin polimerizasyonundan elde edilmesine rağmen, polilaktik asit yenilenebilir kaynaklardan elde edilir. Şeker kamışı ve mısır nişastası bu kaynaklardan sadece birkaçıdır. Birçok mühendislik talebinde yapısal malzemelerin kullanımı, karbon fiber takviyeli polimerik malzemelerin endüstriye girmesine neden olmaktadır. İşleme kolaylığı, daha yüksek mukavemet, karmaşık şekiller elde etme ve geri dönüştürme olasılığı, karbon fiber takviyeli termoplastikleri bilimsel ilgiyi sağlar. Sertlik, sürtünme ve aşınma testleri ASTM standartlarına göre yapılmıştır. Test numunesi özellikleri, laboratuvar ortamı, test örneği koşulları vb. Belirlenir. İlk adımda, numunelerin sertliği, Shore D sertlik cihazı ile test edilir. Bu testin sonuçları malzemelerin temel özellikleri ile karşılaştırılmıştır. İkinci adımda sürtünme ve aşınmanın ölçülmesi için pin-on-disk metodu kullanılır. Her bir numuneye iki farklı yük ve üç farklı hız uygulanır ve bu işlem beş kez tekrarlanır. Ek olarak kritik hız değeri testlerle belirlenir. ABS, CFABS ve PLA malzemeleri için sertlik değerleri kalıplanmış olanlarla karşılaştırıldı. Genellikle yatay (horizontal) yönelimli örneklerde daha iyi sonuçlar elde edilmektedir. Katman kalınlığı, mekanik özellikler üzerinde farklı etkilere sahiptir. Aşınma ve sürtünme testlerinde karbon fıber katkılı ABS'de, ABS'ye kıyas daha iyi ve stabil değerler elde edilmiştir. Testlerde kullanılan karbon fıber katkılı ABS'nin karbon oranı %10 olarak belırlenmiştir. Daha önceki araştırmalara istinaden bu oran önemli ve kritik bir orandır. Bu orandan daha düşük ve daha yüksek karbon katkı olduğu halde kompozit tamamen farklı ve birbirine zıt davranışlar göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis presents the experimental research of hardness, wear and friction of two different plastic materials which are printed by 3D printer FDM method. Acrylonitrile butadiene styrene and Polylactic Acid are the most popular and frequently used materials. Carbon fiber reinforced acrylonitrile butadiene styrene is the new material that its frictional properties are improved due to carbon. Acrylonitrile, Butadiene and Styrene are three monomer units that acrylonitrile butadiene styrene composed of them. Light weight, thermal resistance and easy formability are some of the versatile properties of ABS. Although most thermoplastic polymers are derived from polymerization of nonrenewable petroleum reserves, polylactic acid is derived from renewable resources. Sugar cane and corn starch are just some of these resources. The usage of structural materials in many engineering demands causes carbon fiber reinforced polymeric materials to enter the industry. Ease of processing, higher strength, the possibility of obtaining complex shapes and recycling make carbon fiber reinforced thermoplastics the scientific interest. Hardness, friction and wear tests are done according to ASTM standards. Test specimen properties, laboratory atmosphere, test specimen conditions and etc. are determined. In the first step the hardness of samples are tested by shore D hardness durometer. The results of this test is compared with primary properties of materials. In the second step pin-on-disc method is used for measuring the friction and wear. Two different loads and speeds are applied to each specimen and this process is repeated five times. Additionally the critical speed value is determined through the tests and considered as the main speed value. The hardness values for ABS, CFABS and PLA materials were improved in compare with molded ones. Generally the better results obtained in the horizontal oriented specimens. Layer thickness had different effect on mechanical properties.
Benzer Tezler
- Isıl işlem koşullarının düşük alaşımlı Ni-Cr-Mo çeliğinin mekanik özelliklerine ve aşınma direncine etkisi
The Effect of heat treatment on mechanical properties and wear resistance of low alloy Ni-Cr-Mo steel
CEM ERHAZAR
- Isıl işlem görmüş Ti-6Al-4V alaşımının yüzey özelliklerinin mikroyapı ve yüzey çizilme dayanımları açısından incelenmesi
Investigation of micro structures and surface scratch strength of heat treated Ti6Al4V alloys
EYÜP AKAGÜNDÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Metalurji MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN USTA
- Yüksek hızlı trenlerde kullanılan fren balatalarının aşınma davranışlarının incelenmesi
Investigation of the wear behavior of brake pads used in high speed trains
AKSHIN MAHAMMADZADE
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Otomotiv MühendisliğiSelçuk ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞERAFETTİN EKİNCİ
- Elektrokimyasal yöntemle borlanan DIN 1.3343 yüksek hız çeliğinin tribolojisi
Tribology of DIN 1.3343 high speed steel boronized by electrochemical method
FATİH SANLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CANAN GAMZE GÜLERYÜZ PARASIZ