Polilaktik asit (PLA) esaslı farklı filamentlerle biriktirilmiş malzemelerin mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical properties of fused deposited materials with different polylactic acid (PLA) based filaments
Yazar: HALİL İBRAHİM ÖZER
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ULUTAN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Havacılık Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering
Dizin: Polilaktik asit = Polylactic acid ; Üretim yöntemleri = Production methods ; Üç boyutlu yazıcı = Three dimensional printer

Özet:
Günümüzde geleneksel üretim metotlarına alternatif olarak eklemeli imalat teknolojisi yaygınlaşmıştır. Eriyik biriktirme modelleme, düşük maliyeti ve kolay uygulanması sebebiyle sık tercih edilmektedir. Bu teknikte filament olarak Polilaktik Asit (PLA) malzemesi baskısı kolay ve yüksek yüzey kalitesine sahip olması nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. PLA mükemmel bir fiziksel ve reolojik özellikler dengesine sahip olmasına rağmen mekanik özelliklerini ve davranışını araştırmak, kullanılacak alana olan uygunluğunu değerlendirmek önemlidir. PLA filamentin kullanım alanının belirginleşmesini sağlamak, PLA Filamentler için belli bir standartın geliştirilmesine katkı sunmak ve PLA filament kullanıcılarının içerik sorgulaması konusunda bilinçlenmesini ve farkındalık oluşturulmasını sağlamak amacıyla bu çalışmada, ticarileşmiş on farklı markaya ait PLA filamentler ile üretilen malzemelerin kimyasal ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Deneysel çalışmalar olarak numunelere çekme, eğme, darbe testi, sertlik ölçümleri ve XRD analizleri yapılmıştır. XRD analizi ile kimyasal içeriği tespit edilen numunelerden polimer karışımları içeren markaların, tüm mekanik değerlerinin ortalamanın altında olduğu belirlenmiştir. Yapıda bulunan yüksek kalsit katkısının ise çekme dayanımını ve sertlik değerlerini olumsuz etkilediği, baryum sülfat katkısının ise mekanik özelliklere etkisinin olmadığı görülmüştür. Bu sonuçlara göre kullanılan hammaddenin kalitesi, katkı malzemesinin türü, boyutu ve miktarına bağlı olarak mekanik özellikler değişmiştir. Ayrıca tamamen içerikten bağımsız olarak üretim ve ördürme parametrelerinin mekanik test sonuçları üzerinde etkisi olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
Today, additive manufacturing technology has become widespread as an alternative to traditional production methods. Fused deposition modeling is frequently preferred due to its low cost and easy implementation. In this technique, Polylactic Acid (PLA) material is widely used as a filament because it is easy to print and has high surface quality. Although PLA has an excellent balance of physical and rheological properties, it is important to investigate its mechanical properties and behavior and to evaluate its suitability for the area in which it will be used. The purpose of this study is to identify the area of use of PLA filament, contribute the efforts for standardising PLA filaments, and create and increase awareness about PLA filaments contents for users. In this study, the chemical and mechanical properties of materials produced with PLA filaments of ten different commercialized brands were investigated. As experimental studies, tensile, bending, impact tests, hardness measurements and XRD analyzes were performed on the samples. It was determined that all mechanical values of the brands containing polymer mixtures from the samples whose chemical content was determined by XRD analysis were below the average. It has been observed that the high calcite additive in the structure affects the tensile strength and hardness values negatively, while the barium sulfate additive has no effect on the mechanical properties. According to these results, the mechanical properties have changed depending on the quality of raw material used, the type, size and amount of the additive material. In addition, it has been observed that production and printing parameters have an effect on the mechanical test results, completely independent of content.