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: Belirtilmemiş.
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, professional grade 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
- Stereolitografi (SLA) yöntemiyle üretilen nanoparçacık katkılı polimer kafes yapıların mekanik ve termal karakterizasyonu
Mechanical and thermal characterization of nanoparticle-reinforced polymer scaffold structures produced by stereolithography (SLA) method
BUĞRA ÖNLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiSinop ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT SARIKAYA
DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİH DAĞLI
- Production of multifunctional nanoparticle-reinforced polymer composite surfaces by photopolymerization method and investigation of performance characteristics
Fotopolimerizasyon yöntemiyle nanopartikül takviyeli multifonksiyonel polimer kompozit yüzeylerin üretimi ve performans özelliklerinin araştırılması
NADİYE MERVE AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Mühendislik BilimleriAdana Alparslan Türkeş Bilim ve Teknoloji ÜniversitesiMalzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLKAN ÖZKAN
- Developing phospha-carborane containing polymers
Fosfa-karboran içeren polimerlerin geliştirilmesi
GİZEM KAHRAMAN
Doktora
İngilizce
2019
Polimer Bilim ve TeknolojisiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TARIK EREN
- Development of biocompatible and flexible polymers for DLP processing and improvement of mechanical properties
DLP prosesi için biyouyumlu ve esnek polimerlerin geliştirilmesi ve mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi
EMRAH UYSAL
Doktora
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT EKİCİ
DOÇ. DR. MUSTAFA ÇAKIR
- Uv ile sertleşebilen sert hibrit kaplamaların sentezi ve karakterizasyonu
Başlık çevirisi yok
RÜYA SOYSEVER
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Polimer Bilim ve TeknolojisiMarmara ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÇAKIR