3D yazıcılar için polimer esaslı kompozit filament üretimi
Polymer based composite filament production for 3D printers
- Tez No: 672652
- Danışmanlar: PROF. DR. NİHAT TOSUN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Fırat Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Günümüzde birçok alanda kullanılan malzemelere yüklenen görevlere her geçen gün artmaktadır. Özellikle canlı organizmalarda tedavi amaçlı kullanılan ürünlerin yelpazesini genişletmek ve yeni ürünlerin üretilmesi oldukça önemlidir. Günümüzde canlı organizmalar ile uyumlu bir şekilde istenilen işlevi yerine getiren ürünlerin birçoğu, 3D yazıcılarda üretilebilmektedir. Canlı organizmaya yerleştirilen bir biyomalzemenin işlevini doğru bir şekilde yerine getirebilmesi için birden fazla özelliğe sahip olması istenmektedir. Bu ihtiyacı karşılayacak birden fazla hammadden oluşan filamentler ile 3D yazıcılarda çeşitli geometrik şekillere sahip parçalar üretilebilir. Böylece hem üretim maliyeti düşmekte hem de arzu edilen özelliklere sahip ürünler elde edilebilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında, biyouyumluluğu iyi olan Polilaktik Asit (PLA), Hidroksiapatit (HA) ve Titanyum dioksit (TiO2) malzemelerin belli oranlarda karıştırılarak FDM 3D yazıcılarda kullanılmak üzere ekstrüzyon yöntemiyle filamentler üretildi. Daha sonra üretilen bu filamentlerin kullanılarak ISO 527-2 5A standardına uygun çekme numuneleri ve 20x20x20 mm ebatlarında küp numuneler baskı sıcaklığı, kenarlık basma hızı ve iç dolgu hızı gibi 3D baskı parametreleri altında 3D yazıcı ile basıldı. Hem ektrüzyon ile üretilen filamentlerin hem de hazır alınan filamentler ile 3D yazıcıdan elde edilen ürünlerin fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikleri tespit edildi. Üretilen 3D baskı örneklerinde yapılan çekme, boyutsal, pürüzlülük, XRD, FTIR, SEM, EDX, DSC ve TGA analizlerde, sentetik HA yerine alternatif olarak doğal HA kullanılabileceği gösterilmiştir. Kompozit filamentler ile yapılan 3D baskılarında %0.5-2 boyutsal sapmalar meydana gelmiştir. Kompozitlere ait 3D baskı örneklerinde en fazla pürüzlülük değeri X eksen düzlemlerinde 14.5 µm, Y eksen düzlemlerinde 16.7 µm ve Z eksen düzlemlerinde 14.2 µm olmuştur. DSC analizine göre kompozitlerin camsı geçiş sıcaklığı 68°C ve erime sıcaklığı 165°C civarında elde edilmiştir. Çekme analizine göre gerilme mukavemeti ve kırılma gerilimi en fazla 220°C baskı sıcaklığı, 2880 mm/dak baskı hızı ile %95 PLA, %4 HA ve %1 TiO2 karışımından elde edildi. Maksimum gerilme 62.4 N/mm2 ve kopma uzaması ise 1.76 mm olarak elde edildi.
Özet (Çeviri)
Today, the tasks loaded on the materials used in many areas are increasing day by day. Especially in living organisms, it is very important to expand the range of products used for therapeutic purposes or to produce new products. In order for a biomaterial placed in a living organism to function properly, it is desired to have more than one feature. Today, many of the products that fulfill the desired function in harmony with living organisms can be produced in 3D printers. With filaments consisting of more than one raw material to meet this need, parts with various geometric shapes can be produced in 3D printers. Thus, both the production cost is reduced and products with the desired properties can be obtained. Within the scope of this thesis, filaments were produced by extrusion method by mixing polylactic acid (PLA), hydroxyapatite (HA) and titanium dioxide (TiO2) materials with good biocompatibility in certain proportions to be used in 3D printers. Then, using these produced filaments, tensile samples in accordance with ISO 527-2 5A standard and 20x20x20 mm cube samples were printed with 3D printing parameters under 3D printing parameters such as printing temperature, border printing speed and internal filling speed. The rheological, morphological, physical, chemical and mechanical properties of the filaments produced by extrusion and the product obtained from the 3D printer were determined using ready-made filaments. It has been shown that natural HA can be used as an alternative to synthetic HA in tensile, dimensional, roughness, XRD, FTIR, SEM, EDX, DSC and TGA analyzes performed on the produced 3D printing samples. Dimensional deviations of 3D prints made with composite filaments were occurred 0.5-2%. In 3D printing samples of composites, the highest roughness value was 14.5 µm in X axis planes, 16.7 µm in Y axis planes and 14.2 µm in Z axis planes. According to DSC analysis, the glass transition of the composites was obtained at 68°C and the melting temperature around 165°C. According to the tensile analysis, tensile strength and breaking stress were obtained from a mixture of 95% PLA, 4% HA and 1% TiO2 with a maximum printing temperature of 220°C, a printing speed of 2880 mm/min. The maximum tensile was 62.4 N/mm2 and the elongation to break was 1.76 mm.
Benzer Tezler
- Üç boyutlu yazıcılar için polimer nanokompozit filamentlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of polymer nanocomposite filaments for 3D printers
EBUBEKİR ÇANTI
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiDumlupınar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA AYDIN
- Üç boyutlu yazıcı uygulamaları için PLA/HA biyokompozit filament üretimi
PLA/HA biocomposite filament production for 3d printer applications
EREN ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiKütahya Dumlupınar ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AĞAH AYĞAHOĞLU
- Polimer esaslı kompozit malzemelerin eklemeli imalat ile üretilerek özelliklerinin geliştirilmesi
Developing the properties of polymer based composites materials by manufacturing with additive manufacturing
SEDA DENİZ KARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiBursa Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞEYMA DUMAN
- 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
- Preparation and rheological characterization of calcium silicate/aluminate based cementitious inks
Kalsiyum silikat alüminat esaslı çimento mürekkeplerinin işlenmesi ve reolojik karakterizasyonu
PELİN KELEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Kimya Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHSİN ÇİFTÇİOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDEM ŞAHİN