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
- Tez No: 822483
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YAKUP TURGUT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
Eklemeli imalat (Eİ), bir diğer adıyla üç boyutlu (3B) üretim teknolojisi, geleneksel üretim yöntemlerinden farklı olarak üretilecek parçanın katmanlar halinde birbiri üzerine eklenerek üretildiği bir metottur. Bu yöntemlerden Ergiyik Biriktirme Modelleme (Fused Deposition Modeling-FDM), eklemeli imalatın en yaygın kullanılan yöntemlerinden biridir. FDM yöntemi ile çoğunlukla Polilaktik Asit (PLA) ve Akrilonitril Bütadien Stiren (ABS) gibi malzemeler tercih edilmektedir. Bu çalışmada, malzeme olarak farklı katkı oranlarında (% 10-15-20) karbon fiber ve etilen vinil asetat (Eva) bağlayıcı takviyeli PLA ve saf PLA filament kullanılmıştır. Bu filamentlerden farklı üretim parametreleri kullanılarak parçalar üretilmiştir. Üretilen bu parçaların mekanik karakterizasyonu araştırılmıştır. Bu parçalar üretilirken dört faktör ve dört seviyeden oluşan Taguchi L16 deney tasarımı kullanılmıştır. 16 adet parça üç tekrarlı olarak üretilmiştir. Test parçalarının üretimi; farklı nozul sıcaklıkları (205, 215, 225, 235 °C), farklı dolgu desenleri (D1:Lines, D2:Tri-Hexagon, D3:Gyroid, D4:Concentric) ve farklı baskı hızları (40, 50, 60, 70 mm/s) ve farklı malzemeler ile gerçekleştirilmiştir. Üretilen test parçalarına ASTM D638 ve ASTM D790 standartlarına uygun olarak çekme ve eğme testleri uygulanmıştır. Mekanik değişimler ve test sonuçları Varyans Analizi (ANOVA) uygulanarak değerlendirilmiştir. Çekme ve eğme test sonuçlarında, CF+Eva takviye oranı arttıkça akma dayanımında ve eğilme yükü dayanımında düşüş gözlenmiştir. Takviyelerin gözenekli yapı oluşturması sebebi ile matris sürekliliğini zayıflattığı ve ara yüz yapışmasını negatif yönde etkilediği sonucuna ulaşılmıştır. 225-235 °C nozul sıcaklıklarının, concentric dolgu deseninin ve 50 mm/s baskı hızının ise ideal sonuçlara ulaştırdığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Additive manufacturing (AD), also known as three-dimensional (3D) production technology, is a method in which the part to be produced is produced by adding layers to each other, unlike traditional production methods. Among these methods, Fused Deposition Modeling (FDM) is one of the most widely used methods of additive manufacturing. Materials such as Polylactic Acid (PLA) and Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) are mostly preferred with the FDM method. In this study, carbon fiber and ethylene vinyl acetate (Eva) binder reinforced PLA and pure PLA filament with different additive ratios (10-15-20%) were used as materials. Parts were produced from these filaments using different production parameters. The mechanical characterization of these manufactured parts was investigated. While producing these parts, Taguchi L16 experimental design consisting of four factors and four levels was used. 16 pieces were produced in triplicate. Production of test pieces; different nozzle temperatures (205, 215, 225, 235 °C), different infill patterns (D1:Lines, D2:Tri-Hexagon, D3:Gyroid, D4:Concentric) and different printing speeds (40, 50, 60, 70 mm) /s) and different materials. Tensile and bending tests were applied to the produced test pieces in accordance with ASTM D638 and ASTM D790 standards. Mechanical changes and test results were evaluated by applying Analysis of Variance (ANOVA). In the tensile and bending test results, a decrease was observed in yield strength and bending load strength as the CF+Eva reinforcement ratio increased. It was concluded that the reinforcements weaken the matrix continuity and negatively affect the interface adhesion due to the porous structure. It has been observed that nozzle temperatures of 225-235 °C, concentric fill pattern and 50 mm/s printing speed provide ideal results.
Benzer Tezler
- Creep behavior investigation of 3d printed polyetherimide parts with carbon black reinforcement via experimental analysis and modeling
3b basılmış karbon siyahı takviyeli polieterimid parçaların deneysel analiz ve modelleme ile sürünme davranışının incelenmesi
MERVE KARABAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPTEKİN YILDIZ
- 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
- Deformation behavior of thin walled structures filled with auxetic and non-auxetic core materials
Ökzetik ve ökzetik olmayan dolgu malzemeli ince cidarlı yapıların deformasyon davranışı
FATİH USTA
Doktora
İngilizce
2021
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
PROF. DR. FABRIZIO SCARPA
- 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
Makine MühendisliğiÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiBiyomühendislik ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ VOLKAN ESKİZEYBEK
- Araçlar için kafes çekirdekli çok hafif sandviç kompozit malzemelerin 3B yazıcı sistemi ile geliştirilmesi
Development of lattice core ultra-light sandwich composite materials for vehicles by using 3D composite printing
TOLGAHAN BAYRAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mühendislik BilimleriBursa Uludağ ÜniversitesiOtomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT YAZICI