Üç boyutlu yazıcıda imal edilen farklı işlemler uygulanmış abs polimerin bazı mekanik ve fiziksel özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mechanical and physical properties of 3d printed and treated abs polymer
Yazar: FEYZİ EMRAH BAŞAR
Danışman: PROF. DR. REMZİ VAROL
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, üç boyutlu (3-B) yazıcıda Akrilonitril Bütadien Stiren (ABS) kullanılarak imal edilmiş numuneler mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi için farklı işlemlere tabi tutulmuştur. Numuneler ısıl işlem gören, epoksi reçine kaplanan hem ısıl işlem gören hem epoksi reçine kaplanan, daldırma yoluyla içi epoksi reçine ile doldurulan, hem ısıl işlem görüp hem içi epoksi reçine ile doldurulan ve kontrol grubu olarak altıya ayrılmıştır. Deneysel çalışmalarda kullanılan numuneler çekme deneyi için ASTM D638-14 standardında belirtilen Tip V'e ve üç nokta eğme deneyi için ASTM D790-03 standardında belirtilen şekil ve boyutlara uygun olarak üç boyutlu yazıcıda imal edilmiştir. 

Gerçekleştirilen çekme deneylerinde kontrol grubu çekme dayanımının ortalama 22,79 MPa ve ortalama kopma uzamasının %8,77 olduğu görülmüştür. En yüksek çekme dayanımını veren işlem olan epoksi reçine kaplama işleminden sonra çekme dayanımı ortalama 44,17 MPa ve kopma uzaması ortalama %8,48 olmuştur. Çekme dayanımında ortalama 21,38 MPa (%93,8) artış görülürken kopma uzamasında %0,29'luk bir azalma gözlemlenmiştir. 

Üç nokta eğme deneylerinde ise kontrol grubu eğme dayanımının ortalama 26,18 MPa ve ortalama kopma uzamasının %4,61 olduğu görülmüştür. En yüksek eğme dayanımını veren işlem olan ısıl işlem sonrası epoksi reçine doldurma işleminden sonra numunelerin eğme dayanımı ortalama 51,59 MPa ve kopma uzaması ortalama %2,81 olmuştur. Eğme dayanımında ortalama 24,78 MPa (%94,6) artış görülürken kopma uzamasında %1,80'lik bir azalma gözlemlenmiştir.

Deney sonrası numunelerin kopma yüzeyleri ve yan yüzeyleri görsel incelemeye tabi tutulmuştur. Görsel inceleme elektron ve ışık mikroskoplarıyla yapılmıştır. Elektron mikroskobu görüntülerinde kırılma yüzeylerinin gevrek kırıldığı gözlemlenmiştir. Isıl işlem sonucunda parça yüzeyindeki gözeneklerin yüksek oranda kapanarak epoksi reçinenin tutunmasını zorlaştırdığı tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, 3D printed Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) parts are treated with different methods to increase mechanical properties. Three-point bending, and tensile tests are done to evaluate the mechanical properties. Experiments are conducted on six different categories which are heat treated, epoxy coated, heat-treated and epoxy coated, epoxy filled, heat-treated and epoxy filled parts and a control group. Tensile tests are done according to ASTM D638-14 and three-point bending tests are done according to ASTM D790-03, part geometry is chosen in compliance to the relevant standards.

The results obtained in tensile testing showed that the control group has a mean strength of 22.79 MPa and 8.77% mean elongation. The highest tensile strength is obtained with epoxy coating. The mean tensile strength is determined 44.17 MPa and the mean elongation is 8.48%. The mean tensile strength is increased by 21.38 MPa (93.8%) and the mean elongation decreased by 0.29%.

Three-point bending test results of the control group showed that the mean bending strength is 26.18 MPa and the mean elongation is 4.61%. The highest bending strength is obtained after heat treatment and epoxy filling. After the treatment, the mean bending strength of the treated parts increased to 51.59 MPa and the mean elongation decreased to 2.81%. The mean bending strength is increased by 24.78 MPa (94.6%) and the mean elongation decreased by 1.80% (39.04%). 

SEM imaging and light microscopy is used to visually investigate fracture surfaces and lateral sides. SEM imaging showed that the fracture surfaces showed brittle characteristics and heat treatment closed the pores of the printed parts which weakens the epoxy resins hold on the surface.