Fotopolimer reçine içerisinde disperse edilmiş seramik, metal tozlarının kullanımı ile 3D baskısı için dijital ışın destekli (DLP) eklemeli üretim tekniğinin gelişterilmesi
Development of a digital light processing (DLP)supported additive manufacturing technique for 3D printing using dispersed ceramic and metal powders in photopolymer resin
- Tez No: 877700
- Danışmanlar: PROF. DR. BİLAL DEMİREL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: 3D Baskı, Dijital Işık İşleme (DLP), Eklemeli İmalat, Kompozit Malzemeler, Zirkonyum Oksit (ZrO2), 3D Printing, Digital Light Processing (DLP), Additive Manufacturing, Composite Materials, Zirconium Oxide (ZrO2
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erciyes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 151
Özet
Bu doktora çalışmasında, Dijital Işık İşleme (DLP) teknolojisi kullanılarak geleneksel fotopolimer malzemelerin kürlenme yoluyla metal ve seramik kompozitlerin üretimine yönelik bir 3D yazıcının tasarımı, üretimi ve çalıştırılması gerçekleştirilmiştir. Çalışmada metal ve seramik kompozitler üretilmek suretiyle bir 3D yazıcı optimize edilerek geliştirilmiştir. Geleneksel DLP baskılı parçaların yük altındaki kırılganlık ve kararsızlıkları nedeniyle fonksiyonel parçalar için genellikle uygun olmayan özellikleri iyileştirilmeye çalışılmıştır. Bu kapsamda, ilk olarak 3D yazıcının yazılım ve işletim sistemini test etmek amacıyla basit bir prototip üretilmiştir. Bu prototip üzerinden başlangıç tasarım çalışmaları optimize edilerek mevcut bilgiler güncellenmiş ve profesyonel bir 3D yazıcı üretimi için gerekli olan teknik detaylar belirlemiştir. Daha sonra geliştirilen 3D yazıcı ile ileri düzey tasarımların üretimi ve hassas baskıların gerçekleştirilmesi mümkün hale gelmiştir. Daha önce yapılan çalışmalarda, fotopolimer reçine içine en fazla %30 oranında takviye yapılmış ancak viskozitenin hızla artması nedeniyle çeşitli teknik problemler ile karşılaşılmıştır. Buna yönelik olarak karışım malzemelerinin vii homojen bir şekilde dağılımı prosesi (karıştırma) optimize edilerek gelişmiş mekanik özelliklere sahip kompozit malzemelerin başarılı bir şekilde yazdırılmıştır. Üretilen numuneler üzerinde gerçekleştirilen mekanik testler sonucunda zirkonya (ZrO₂) katkılı DLP baskı ile üretilen kompozitlerin çekme dayanımının ve kopmada uzama değerlerinin arttığı gözlemlenmiştir. Çalışmalar %33,3 ZrO₂ katkı oranının kompozit malzemenin dayanımını çok az da olsa artırdığını buna karşılık daha yüksek oranlarda ZrO₂ katkısının kompozit içindeki reçine oranının azalmasından kaynaklı olarak malzemenin dayanımını çok ciddi oranlarda azalttığı tespit edilmiştir. Ayrıca, artan seramik katkı oranının kompozit malzemenin kopmada uzama değerini azalttığını buna bağlı olarak malzeme kompozisyonunun 3D baskıda kullanılan UV ile kürlenebilen reçineye bağlı olarak optimize edilmesi gerekliliğini ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
This doctoral thesis presents the development and optimization of a 3D printer, designed to extend the capabilities of Digital Light Processing (DLP) technology beyond traditional photopolymer materials to include metal and ceramic composites. The research addresses the inherent limitations of conventional DLP-printed parts, which are typically unsuitable for functional components due to their brittleness and instability under load. The study began with the creation of a rudimentary prototype to test printer software and operational principles, successfully validating the initial design. Insights from this phase informed the development of a refined, professionalgrade 3D printer. This enhanced version incorporated advanced design revisions and rigorous manufacturing processes, achieving a significant milestone in the evolution of the printer's capabilities. A major focus of this research was overcoming the challenges associated with incorporating higher concentrations of ceramic or metal powders into photopolymer mixtures. Previous studies have struggled with the rapid increase in viscosity beyond a 30 wt% concentration of these powders. Our ix work sought to address these challenges by optimizing the suspension and mixing processes, enabling the successful printing of composite materials with improved mechanical properties. Tensile tests on the printed samples, conducted at the TUAM center at ERCİYES University, provided quantitative data on tensile strength and elongation at break for various ratios of zirconium oxide with resin. The results revealed that while a 33.3% ZrO₂ ratio slightly improved material strength, higher ratios significantly decreased it due to reduced resin content. Additionally, the study found that increased ceramic content led to a marked reduction in elongation, emphasizing the need for careful balance in material composition.
Benzer Tezler
- Production of metamaterials and smart materials by rapid prototyping method
Metamalzemelerin ve akıllı malzemelerin hızlı prototipleme yöntemi ile üretilmes
MOHAMAD ATTAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaNanoteknoloji ve Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLVEN MUTLU
- Production of continuous fiberglass reinforced UV-curable polymer matrix composite material with 90 degree elbow products by robotic additive manufacturing
Sürekli fiberglas takviyeli UV kürlenebilen polimer matrisli kompozit malzeme ile 90 derece dirsek ürünlerinin robotik eklemeli imalat ile üretimi
AHMET İPEKÇİ
Doktora
İngilizce
2022
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT EKİCİ
- Eklemeli imalat yöntemleri ile üretilen girintili bal peteği formuna sahip ökzetik malzemelerin üretim yönünün mekanik davranış üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of effect of the build orientation on mechanical behavior of re-entrant honeycomb auxetic materials fabricated by additive manufacturing methods
MEVLÜT SAFA DAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiKahramanmaraş Sütçü İmam ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. MEHMET ERMURAT
- Hızlı prototip üretim teknolojileri
Başlık çevirisi yok
LEVENT YAĞMUR
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Malzemesi ve İmalat Teknolojisi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUZAFFER ERTEN
- Eklemeli imalat için tasarlanan fonksiyonel olarak derecelendirilmiş ökzetik kafes yapıların mekanik davranışı üzerine deneysel bir inceleme
An experimental investigation on mechanical behaviour of functionally graded auxetic lattice structures designed for additive manufacturing
NESLİHAN TOP
Doktora
Türkçe
2023
Mühendislik BilimleriGazi ÜniversitesiEndüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL ŞAHİN