3 Boyutlu (3D) yazıcıda üretilen polilaktik asit (PLA) numunelerinin mekanik özelliklerine dolgu maddesi yoğunluğunun etkisi
Effect of filler density on the mechanical properties of poly-lactic acid (PLA) samples produced in 3 dimensional (3D) printer
- Tez No: 924915
- Danışmanlar: PROF. DR. MURAT ERTAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Ormancılık ve Orman Mühendisliği, Engineering Sciences, Forestry and Forest Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyokompozit Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyokompozit Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 79
Özet
Bu çalışmada, 3D yazıcı ile üretilen PLA (Polilaktik Asit) numunelerinin mekanik, termal ve maliyet analizleri gerçekleştirilmiş ve poliüretan köpük ile epoksi reçine dolgu malzemelerinin bu özelliklere etkileri incelenmiştir. ASTM D638 ve D5023 standartlarına uygun olarak hazırlanan %10 ve %20 doluluk oranlarına sahip PLA numuneleri, dolgu malzemeleri ile desteklenmiş ve çekme, eğme testleri gibi mekanik testlere tabi tutulmuştur. Ayrıca, dolgu malzemelerinin dağılımı ve termal davranışlarını incelemek için SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) ve TGA (Termal Gravimetrik Analiz) yöntemleri kullanılmıştır. Çekme testi sonuçlarına göre, poliüretan köpük dolgu, PLA'nın rijitliğini %16-22 oranında artırmış, ancak maksimum gerilme ve uzama değerlerinde yalnızca %10-15 düzeyinde sınırlı bir iyileşme sağlamıştır. Buna karşılık, epoksi reçine dolgu, PLA'nın mekanik dayanımını artırarak maksimum gerilme değerlerinde %20, uzama değerlerinde ise %15'e kadar bir artış sağlamıştır. Eğme testi sonuçlarında, kontrol grubu (dolgu malzemesi içermeyen PLA), en yüksek elastisite modülü (3177 N/mm²) ve maksimum gerilme değerlerine (91,59 N/mm²) sahip olurken, dolgu malzemeleri ile desteklenmiş PLA numunelerinde bu değerlerde %10-30 arasında bir düşüş gözlemlenmiştir. Ancak, epoksi reçine dolgulu PLA, poliüretan dolgulu PLA'ya kıyasla %15 daha iyi mekanik performans sergilemiştir. Termal analizler, poliüretan dolgunun PLA'nın termal kararlılığını %5-7 arasında bir miktar düşürdüğünü, epoksi reçinenin ise termal kararlılığı %8-10 artırdığını göstermiştir. SEM görüntüleri, poliüretan dolgunun matriks içinde düzensiz bir şekilde dağıldığını ve kümelenmelere yol açtığını ortaya koyarken, epoksi reçinenin PLA ile daha homojen bir dağılım ve güçlü bir ara yüzey bağı oluşturduğunu göstermiştir. Maliyet analizi sonuçları, poliüretan dolgulu PLA'nın düşük maliyetli uygulamalar için uygun olduğunu, epoksi reçine dolgulu PLA'nın ise maliyetinin %19 daha yüksek olmasına rağmen, yüksek performans gerektiren uygulamalar için avantajlı olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, bu çalışma, dolgu malzemelerinin PLA'nın mekanik ve termal özelliklerini geliştirme potansiyelini ortaya koymuş, dolgu türü ve doluluk oranının optimize edilmesi gerektiği vurgulanmıştır. Bu çalışma, PLA'nın özelleştirilerek farklı endüstriyel alanlara uyarlanabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, mechanical, thermal and cost analyses of PLA (Polylactic Acid) samples produced by 3D printer were performed and the effects of polyurethane foam and epoxy resin fillers on these properties were investigated. PLA samples with 10% and 20% filling ratios prepared in accordance with ASTM D638 and D5023 standards, were supported with fillers and subjected to mechanical tests such as tensile and bending tests. Additionally, Scanning Electron Microscopy and Thermal Gravimetric Analysis methods were used to examine the distribution and thermal behavior of the filling materials. According to the tensile test results, polyurethane foam filling increased the rigidity of PLA by 16-22%, but only provided a limited improvement of 10-15% in maximum stress and elongation values. In contrast, epoxy resin filler increased the mechanical strength of PLA, providing an increase of up to 20% in maximum tensile values and up to 15% in elongation values. In the bending test results, the control group (PLA without filler material) had the highest elastic modulus (3177 N/mm²) and maximum tensile values (91.59 N/mm²), while a 10-30% decrease in these values was observed in the PLA samples supported with filler materials. However, epoxy resin-filled PLA exhibited 15% better mechanical performance compared to polyurethane-filled PLA. Thermal analysis showed that the polyurethane filler slightly decreased the thermal stability of PLA by 5-7%, while the epoxy resin increased the thermal stability by 8-10%. SEM images revealed that the polyurethane filler was unevenly distributed in the matrix, leading to clusters, while the epoxy resin formed a more homogeneous distribution and strong interfacial bond with PLA. Cost analysis results showed that polyurethane-filled PLA is suitable for low-cost applications, while epoxy resin-filled PLA is advantageous for applications requiring high performance, although its cost is 19% higher. In conclusion, this study demonstrated the potential of fillers to improve the mechanical and thermal properties of PLA, and emphasized the need to optimize the filler type and filling ratio. This study shows that PLA can be customized and adapted to different industrial fields.
Benzer Tezler
- Polilaktik asit / modifiye odundan biyobozunur antimikrobiyal filament geliştirilmesi ve 3 boyutlu yazıcıda basılabilirliği
Development of fully degredable biocomposite production using heat treatment wood and bioplastic.
ELİF YURTTAŞ
Doktora
Türkçe
2022
Ağaç İşleriİstanbul Üniversitesi-CerrahpaşaOrman Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NADİR AYRILMIŞ
PROF. DR. MANJA KİTEK KUZMAN
- 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
- 3 boyutlu yazıcıda imal edilen TPU tabanlı, PLA ark destekli tabanlığın; montajsız imalatı ve mekanik özelliklerinin değerlendirilmesi
Manufacturing without assembly and evaluation of mechanical properties of TPU-based, PLA arch-supported insoles produced by 3d printing
ZEYNEB ALBAYRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Biyomühendislikİstanbul Medipol ÜniversitesiOrtez-Protez Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA ATILGAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ KEVSER BANU KÖSE
- Nano-hidroksiapatitin kimyasal çöktürme ile sentezinde sıcaklık ve ph etkisi ve polilaktik asit/hidroksiapatit nanokompozitinin 3 boyutlu yazıcıda uygulanması
Effects of temperature and ph on the synthesis of nano-hydroxyapatite powders by chemical precipitation and application of polylactic acid/hydroxiapatite nanocomposite on 3D printer
GİZEM MAHMUTOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KUŞKONMAZ
- 3 boyutlu yazıcılarda topoloji ve kafes optimizasyonu ile bölgesel yoğunluk özelleştirme çalışması
Regional density customization with topology and lattice optimization in 3d printers
MERT GÜLEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SELÇUK KARAGÖZ