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: Belirtilmemiş.
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
- Atık kumaş takviyeli şekil hafızalı polimer malzeme ile iç mekan LED aydınlatma aygıtı tasarımı
Design of LED ligting luminaire with wasted fabric reinforced shape memory polymer material
TUĞBA BERATOĞLU
Doktora
Türkçe
2025
İç Mimari ve DekorasyonMimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesiİç Mimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DAMLA ALTUNCU
- Kenevir tohumu yağının akrillenmesi, karakterizasyonu, UV ile kürleştirilmiş formulasyonlardaki ve 3B uygulamalarındaki etkinliğinin incelenmesi
Acrylation and characterization of hemp seed oil and investigation of effectiveness in UV-cured formulations and 3D applications
EYÜP ENSAR SARIYILDIZ
- 3B baskı uygulamaları için fındık kabuğu katkılı PLA biyokompozit filament geliştirilmesi ve mekanik performansının analizi
Development of hazelnut shell-reinforced PLA biocomposite filament for 3D printing applications and analysis of mechanical performance
FATİH CEM ALBAYRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiDüzce ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MENDERES KAM
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMER ŞENGÜL
- Kemik doku mühendisliği uygulamaları için 3B baskı ile polimer-seramik kompozit iskelelerinin geliştirilmesi
Development of polymer-ceramic composite scaffolds using 3d printing for bone tissue engineering applications
ENGİN GEPEK
Doktora
Türkçe
2026
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN İYİBİLGİN
- Rejeneratif ve rekonstrüktif tıp uygulamaları için deselülerize insan dermal hücre dışı matriksini içeren deri greftlerinin 3B baskı teknolojisi kullanılarak üretimi
Fabrication of skin grafts containing decellularized human dermal extracellular matrix using 3D printing technology for regenerative and reconstructive medicine applications
SULTAN GÖLPEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyolojiAnkara ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FADİME KIRAN
DOÇ. DR. BİLLUR SEZGİN KIZILOK