Investigation of the Effect of Metals Embedded in Parts Produced by Additive Manufacturing on Mechanical Properties
Eklemeli İmalat ile Üretilmiş Parçalara Gömülen Metallerin Mekanik Özelliklere Etkisinin İncelenmesi
- Tez No: 963745
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CENGİZ GÖRKEM DENGİZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ondokuz Mayıs Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, eklemeli imalatla üretilen termoplastiklere (PLA, ABS, ASA, PETG) termal geçme ile entegre edilen rijit metal ilavelerin mekanik performansa etkisi incelenmiştir. Amaç, eklentinin güçlendirici etkisinden ziyade; viskoelastik polimer matrislerin yapısal bütünlüğünü, gerilme dağılımını ve nihai hasar davranışını nasıl değiştirdiğini saptamaktır. Bu kapsamda, geometrik süreksizlik ve malzeme uyuşmazlığı etkilerini izole etmek için sırasıyla eklentisiz kontrol grubu, 5 mm pilot delikli ve metal eklentili numunelere eksenel çekme testleri uygulanmıştır. Arayüzeydeki mekanik kilitlenme performansı ise düzlem içi ve düzlem dışı sıyırma testleriyle ölçülmüş, oluşan fiziksel hasarlar Abaqus ile Sonlu Elemanlar Analizi (SEA) kullanılarak doğrulanmıştır. Bulgular, pirinç eklentinin takviye elemanı gibi çalışmadığını aksine belirgin elastisite farkı nedeniyle ciddi gerilme yığılmaları yaratarak genel taşıma kapasitesini düşürdüğünü görülmüştür. Kontrol grubunun maksimum çekme gerilmeleri sırasıyla PLA'da 51 MPa, PETG'de 32 MPa, ABS'de 28 MPa ve ASA'da 24.5 MPa ölçülmüştür. Geometrik süreksizlik barındıran delikli numunelerde tepe gerilmeleri PLA'da 24 MPa, PETG'de 16 MPa seviyelerine düşmüştür. Malzeme uyuşmazlığı da içeren metal ilaveli numunelerde ise bu düşüş eğilimi devam etmiş en yüksek kapasiteyi 28 MPa ile PLA ve 21 MPa ile PETG sergilemiştir. Eşzamanlı kesme kuvvetlerinin etkili olduğu düzlem içi ve düzlem dışı arayüzey testlerinde ise malzemelerin süneklik ve katman yapışma kabiliyetleri öne çıkmıştır. Düzlem dışı testlerde, yüksek katman yapışması sayesinde PETG (0.53 kN) metale en başarılı uyumu sağlarken, ısıl gömmeye en zayıf reaksiyonu veren ASA (0.18 kN) en düşük performansı sergilemiştir. Deneysel ve sayısal verilerin yüksek uyum gösterdiği bu çalışma eklemeli imalatla üretilen hibrit bağlantılarda matrisin rijitlik, süneklik ve termal duyarlılık karakteristiklerinin yapısal dayanımı doğrudan belirlediğini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the effect of rigid metal inserts integrated via thermal insertion (heat staking) into thermoplastics (PLA, ABS, ASA, PETG) produced by additive manufacturing on mechanical performance was investigated. The aim is not to determine the reinforcing effect of the insert, but rather to establish how the rigid metal alters the structural integrity, stress distribution, and ultimate failure behavior of the viscoelastic polymer matrices. In this context, to isolate the effects of geometric discontinuity and material mismatch, standard axial tensile tests were applied to the non-insert control group, specimens with a 5 mm pilot hole, and metal-inserted specimens, respectively. The mechanical interlocking performance at the interface was measured using in-plane and out-of-plane pull-out tests, and the resulting physical damage was verified numerically using Abaqus Finite Element Analysis (FEA). The findings demonstrated that the brass insert does not act as a reinforcing element; conversely, it was observed to lower the overall load-bearing capacity by creating severe stress concentrations due to the significant difference in elasticity. The maximum tensile stresses of the control group were measured as 51 MPa for PLA, 32 MPa for PETG, 28 MPa for ABS, and 24.5 MPa for ASA, respectively. In the holed specimens containing geometric discontinuity, the peak stresses dropped to the levels of 24 MPa in PLA and 16 MPa in PETG. In the metal-inserted specimens, which also include material mismatch, this downward trend continued, with PLA exhibiting the highest capacity at 28 MPa and PETG at 21 MPa. In the in-plane and out-of-plane interfacial tests, where simultaneous shear forces are effective, the ductility and layer adhesion capabilities of the materials came to the forefront. In the out-of-plane tests, PETG (0.53 kN) provided the most successful adaptation to the metal thanks to its high layer adhesion, while ASA (0.18 kN), which gave the weakest reaction to thermal insertion, exhibited the lowest performance. This study, in which experimental and numerical data showed high harmony, reveals that the stiffness, ductility, and thermal sensitivity characteristics of the matrix directly determine the structural strength in hybrid connections produced by additive manufacturing.
Benzer Tezler
- Agrega-çimento hamuru arayüzeyi mikroyapısının yüksek mukavemetli betonların kırılma parametrelerine etkisi
Effect of aggregate-cement paste interface microstructure on the fracture parameters of high strength concretes
CANAN TAŞDEMİR
- 6063 aluminyum alaşımlarının korozyon direnci üzerine anodizasyon öncesi yüzey işlemlerinin ve AA anodizasyonla üretilmiş ince oksit filmlerinin etkisi
The Effect of pretreatment and thin layer sulfuric acid a C anodization of 6063 aluminum alloys on its corrosion resistance
FERİHA SERTÇELİK
- Molibden katkılı elmas-benzeri karbon filmlerin üretimi, karakterizasyonu ve tribolojik özellikleri
Production, characterization and tribological properties of molybdenum doped diamond-like carbon films
EMRE ALP
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. M. KÜRŞAT KAZMANLI
- The role of different modes of bias voltage on the morphology, structure and durability of tin and tialn coatings produced with cathodic arc physical vapor deposition
Farklı hızlandırma voltaj türlerinin katodik ark fiziksel biriktirme yöntemi ile üretilen tin ve tialn kaplamaların morfoloji, yapı ve dayanaklılığı üzerindeki rolü
GOLNAZ TAGHAVI POURIAN AZAR
Doktora
İngilizce
2019
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KAMİL ÜRGEN
- Havacılık kompozitlerinde elektrik iletkenliğinin incelenmesi
Investigation of electrical conductivity in aerospacecomposites
SERRA EFNAN GENÇ ÜSTÜNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UMUT KIVANÇ ŞAHİN
- Investigation of effective medium absorbers for possible sensing applications in the sub-1 THz region
1 THz altı bölgede olası algılama uygulamaları için etkin ortam soğurucuların incelenmesi
OYTUN DEMİRÖRS
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizikokimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OKAN ESENTÜRK