3B baskı için kenevir lifiyle güçlendirilmiş polikarbonat kompozit üretimi ve mimari uygulamalarda kullanımı
Production of hemp fiber reinforced polycarbonate composite for 3D printing and use in architectural applications
- Tez No: 927455
- Danışmanlar: PROF. DR. NEŞE ÇAKICI ALP
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mimarlık, Architecture
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mimarlık Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 150
Özet
Bu çalışmanın amacı, 3B baskı ile form verilebilen, doğal lif ile güçlendirilmiş kompozit malzeme üretimi ve bu malzemenin mimari kullanım potansiyelinin değerlendirilmesidir. Biyo-bozunur özelliği bulunmayan polikarbonat (PC)'ın, kenevir lifi ile güçlendirilmesiyle elde edilecek biyo-esaslı kompozit malzeme ile mimari uygulamalara çevre dostu bir alternatif sunulması hedeflenmiştir. Bu hedef, malzemenin form kazandırılması aşamasında da mevcuttur. Bu sebeple malzemenin, diğer üretim tekniklerine göre daha az karbon ayak-izine sahip olan eklemeli üretim (3B baskı) teknolojisiyle kullanıma optimize edilmesi amaçlanmıştır. Malzemenin 3B baskı cihazındaki akış ve işlenebilirliğini iyileştirmek ve teknik özelliklerini geliştirerek potansiyel mimari uygulama alanlarını genişletmek adına trifenil-fosfat (TPP) eklenmiştir. PC, TPP ve kenevir lifleri, farklı oranlarda hazırlanarak laboratuvar ölçekli çift vidalı ekstrüderde harmanlanmış ve 3B yazıcıda basılmıştır. Numuneler, uygulanacak en optimum alkali işleme, içerik oranı, üretim ve 3B baskı koşullarının belirlenmesi için çeşitli analizlerle karakterize edilmiştir. Analizler sonucunda, %20 oranında TPP içeren, %5 sodyum hidroksit/saf su solüsyonunda alkali işlenmiş kenevir lifi takviyeli PC (PCH20T) kompozitinin, saf PC'ye kıyasla mekanik, alev geciktirici, işlenebilirlik ve reolojik özelliklerinin kayda değer oranda artış tespit edilmiştir. Daha sonrasında PCH20T, SimScale® programı ile bir kiosk modeli üzerinden statik dayanım analizine tabi tutulmuş, PLA ve ABS malzemeleri ile kıyaslanmıştır. Analiz sonucu elde edilen yer değiştirme büyüklüğü ve toplam gerinim değerlerine göre, PCH20T malzemesi ile üretilen kiosk, diğerlerinden daha iyi bir mekanik dayanıma sahiptir. Sonuç olarak, tez kapsamında üretilen doğal içerikli ve 3B yazıcıda kullanıma uygun bu malzemenin gelişmiş teknik özelliklere sahip olduğu tespit edilmiştir. Bu yeni malzemenin gelecekteki mimari uygulamalarda alternatif olarak kullanılabileceği öngörülmektedir.
Özet (Çeviri)
The present study aims to develop a composite material reinforced with natural fibers for additive manufacturing (3D printing) and explore its architectural applications. This research offers an environmentally sustainable alternative by creating a biocomposite that integrates hemp fiber into polycarbonate (PC), known for its non-biodegradable properties. A key objective is to optimize the material for compatibility with 3D printing, which has a lower carbon footprint than traditional methods. To improve flow characteristics of materials during printing, triphenyl phosphate (TPP) was added. The experimental process involved varying proportions of PC, TPP, and hemp fibers, which were blended using a twin-screw extruder and then 3D printed. Samples underwent numerous evaluations to find the best conditions for alkali treatment, composition ratios, production parameters, and printing settings. Results showed that the hemp fiber-reinforced PC containing 20% TPP and treated with 5% sodium hydroxide (designated as PCH20T), demonstrated enhanced mechanical, flame-retardant, workability, and rheological properties compared to pure PC. Furthermore, PCH20T was subjected to static strength analysis using SimScale® software, with a comparative assessment against PLA and ABS materials. Based on the displacement magnitude and total strain values derived from these analyses, the kiosk model constructed with PCH20T demonstrated superior mechanical strength relative to the alternatives tested. Consequently, this study concludes that the developed material, characterized by its natural composition and compatibility with 3D printing technologies, possesses advanced technical properties that suggest its viability as a sustainable alternative for future architectural applications.
Benzer Tezler
- Key drivers and barriers influencing the adoption of 3d printing technology in the turkish construction industry
Türk inşaat sektöründe 3B baski teknolojisinin benimsenmesini etkileyen ana etkenler ve engeller
LEVA LATIFIILKHECHI
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
İnşaat MühendisliğiAtılım Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SAMAN AMİNBAKHSH
DOÇ. DR. EMRE CANER AKÇAY
- Üç boyutlu (3B) gıda yazıcısı kullanılarak fonksiyonel tavuk eti ürünü üretimi
Production of functional chicken meat product with three dimensional (3D) food printer
ELVAN GÖKÇEN BULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Gıda MühendisliğiAnkara ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEZBAN CANDOĞAN
- Lif cinsleri ve kullanım oranlarının 3 boyutlu baskı betonunun ekstrüde edilebilirlik ve kullanılabilirlik özelliklerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of fiber types and utilization rates on the extrudability and usability of 3D printable concrete
FATİH BÜLBÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDUSSAMET ARSLAN
- Fused filament fabrication via multi quadcopter collaboration
Çoklu dron işbirliğinde ergiyik filament ile imalat
MATİN GHAZİANİ
Doktora
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ULAŞ YAMAN
DOÇ. DR. ALİ EMRE TURGUT
- A tool oriented approach to digital making and control in design
Dijital yapma biçimleri ve tasarımda kontrole araç odaklı bir yaklaşım
GAMZE GÜNDÜZ
Doktora
İngilizce
2024
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİNE ÖZKAR KABAKÇIOĞLU