Yüksek mekanik özelliklere sahip sürekli elyaf takviyeli termoplastik kompozitlerin eriyik yığma yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Manufacturing and characterization of continuous fiber reinforced thermoplastic composites with high mechanical properties by fused deposition modeling
- Tez No: 974154
- Danışmanlar: PROF. DR. RECEP GÜMRÜK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karadeniz Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekanik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması kapsamında, sürekli elyaf takviyeli termoplastik kompozitlerin eklemeli imalat yöntemleriyle üretimi incelenmiştir. Tasarım ve üretim açısından sundukları avantajlara rağmen nispeten düşük mekanik özelliklere sahip olan termoplastik malzemelerin kullanım alanlarını genişletmek amacıyla, bu malzemelerin sürekli karbon elyaf ile güçlendirilmesi hedeflenmiştir. Bu doğrultuda, eklemeli imalatta kullanılabilecek filament hammaddesinin üretimi için pultrüzyon yöntemi temel alınarak bir filament üretim hattı kurulmuş ve filament yapısı optimize edilmiştir. Filament üretim sürecinde polilaktik asit (PLA) ve poli eter eter keton (PEEK) gibi farklı termoplastik matrisler karbon elyaf ile birleştirilerek çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Elde edilen filamentlerin kalitesini değerlendirmek amacıyla çekme testleri uygulanmış, optik mikroskop analizleri kullanılarak elyaf dağılım homojenliği ve elyaf-matris emprenyesi incelenmiştir. Üretilen filamentler eklemeli imalat yönteminde kullanılarak standart mekanik test numuneleri üretilmiştir. Mekanik özellikleri daha da geliştirmek amacıyla yeni baskı yöntemleri geliştirilmiş; baskı tablası malzemeleri değiştirilmiş, tutkallama teknikleri uygulanmış ve baskı sırasında kızılötesi ısıtıcılar kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda, PEEK malzemesi kullanılarak literatürdeki en yüksek mekanik özellikler elde edilmiştir. Bunun yanı sıra, üretilen baskılar üzerine yüksek basınç altında ısıl işlem uygulanmış ve karmaşık geometrilere uygun silikon kalıpta ısıl işlem gerçekleştirilmiştir. Son aşamada geliştirilen sistem, mühendislik uygulaması olarak hücresel yapıların üretiminde kullanılmış ve sürekli elyaf takviyesiyle üretilen bal peteği yapılar, ısıl işlem ile yüksek dayanım sergilemiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the production of continuous fiber-reinforced thermoplastic composites using additive manufacturing methods was investigated. Despite their design and manufacturing flexibility, thermoplastic materials generally exhibit relatively low mechanical properties. To expand their range of applications, the integration of continuous carbon fiber reinforcement was targeted. Accordingly, a filament production line was established based on the pultrusion process to produce filament feedstock suitable for additive manufacturing, and the filament structure was optimized. During the filament production process, PLA, and PEEK thermoplastic matrices were reinforced with carbon fiber. The quality of the produced filaments was assessed through tensile testing and optical microscopy to examine their mechanical properties, fiber distribution homogeneity, and fiber-matrix impregnation. The produced filaments were then used in additive manufacturing to fabricate standard mechanical test specimens. To further enhance the mechanical properties, novel printing techniques were developed, printing bed materials were modified, adhesive application techniques were explored, and infrared heating was implemented during printing. As a result of these optimizations, PEEK-based composites exhibited the highest mechanical properties reported in the literature, so far. Additionally, high-pressure thermal treatment was applied to the printed parts, and heat treatment was conducted within silicone molds, making it possible to process complex geometries. In the final stage, the developed system was applied to the production of cellular structures as an engineering demonstration, and the honeycomb structures reinforced with continuous fibers exhibited high strength and consistency after the heat treatment process.
Benzer Tezler
- Sürekli elyaf takviyeli termoplastik kompozitlerin sıcak haddeleme yöntemi ile üretimi
Manufacturing of continuous fiber reinforced thermoplastic composites by hot rolling process
İSMAİL YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEDRİ ONUR KÜÇÜKYILDIRIM
- Elyaf takviyeli, termoplastik matrisli kompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of fiber reinforced thermoplastic composite material
AYLİN BEKEM
Doktora
Türkçe
2013
Mühendislik BilimleriYıldız Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ÜNAL
- Biyo-reçine esaslı tekstil kompozitlerinin performans özelliklerinin incelenmesi
Investigation of performance characteristics of bio-resin based textile composites
SEMİH ÖZKÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İPEK YALÇIN ENİŞ
- Bazalt elyaf takviyeli polilaktik asit (PLA) kompozitlerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
The investigation of basalt fiber reinforced polylactic acid (PLA) compositess' mechanical properties
MURAT KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA ASLAN
- Sürekli elyaf takviyeli termoplastik kompozit malzemelerin yorulma ömrü tahmininin sıcaklık değişimi yardımıyla belirlenmesi
Determination of fatigue life prediction of continuous fiber reinforced thermoplastic composite materials via temperature change
METE KAYIHAN
Doktora
Türkçe
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA BAKKAL