3 boyutlu yazıcılarda parçacık fiber takviyeli filament ile yazdırılan parçaların yapıstırma dayanımlarının belirlenmesi
Determination of bond strength of parts printed with 3 dimensional printer using particle fiber reinforced filament
Yazar: CAN GÜLEÇ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZKAN ÖZ
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
3 boyutlu (3B) yazıcılar ile yazdırılan ürünlerin endüstriyel uygulamalarda kullanımı ürün dayanımının arttırılmasına bağlıdır. Ürün dayanımının arttırılması amacıyla, takviye elemanlarının kullanılması tercih edilen yöntemlerin başında gelmektedir. Bu yöntemde takviye elemanları matris yapıyı oluşturan PLA (Polilaktik Asit) veya ABS (Akrilonitril Bütadien Stiren) termoplastik malzemelerin içerisinde belli oranlarda karıştırılmaktadırlar. Karbon veya cam fiber toz veya parçacıkları bu malzemelerde sıklıkla tercih edilen takviye elemanlarıdır.  

Tez çalışmasının ilk kısmında, PLA matris malzemesi ile PEO (Polietilen Oksit) malzemesi sabit oranla (%3 gr) karıştırılarak üretilen filamentte PEO'nun etkisine bakılmıştır. Aynı PLA+PEO oranına 100-400 mikron ölçülerinde KET (Karbon Elyaf Tozu)  kullanılarak PLA matrisli kompozit filament üretilmiştir. Çalışmanın devamında, kompozit filamentler kullanılarak, belirlenen ölçülerde çekme test numunesi ve levhalar yazdırılmıştır. Çekme test numunesi için ASTM (American Society for Testing and Materials) D638-4 geometrisi ve yapıştırmalı bağlantıların hazırlanmasında basit bindirmeli bağlantı geometrisi kullanılmıştır. Numunelerin hasar yükleri ve davranışları çekme yükü altında belirlenmiştir. Ayrıca, sadece PLA filament kullanılarak yazdırılan numunelerin dayanımları, kompozit filament ile üretilen numunelerin dayanımları ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak üretilen numunelerde %5 ve %10 PLA+PEO+KET karışımları PLA+PEO numunelerinden dayanımı yüksek çıkmış %15 karışımda düşüş gerçekleşmiştir.

Abstract:
The use of printed products with 3D printers in industrial applications depends on increasing the strength of the product. In order to increase the strength of the product, the use of reinforcing elements is one of the preferred methods. In this method, reinforcing elements are mixed in certain proportions in PLA (Polylactic Acid) or ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) thermoplastic materials which form the matrix structure. Carbon or glass fiber powders or particles are often preferred reinforcing elements in these materials.

In the first part of the thesis, the effect of PEO on the filament produced by mixing PLA matrix material and PEO (Polyethylene Oxide) material at a fixed ratio (3 g) was examined. PLA matrix composite filament is produced by using CFP (Carbon Fiber Powder) in the dimensions of 100-400 micron in the same PLA + PEO ratio. In the continuation of the study, tensile test specimens and plates of specified dimensions were printed using composite filaments. ASTM (American Society for Testing and Materials) D638-4 geometry for tensile test specimen and single lap joint geometry were used for the preparation of bonded joints. Failure loads and behavior of specimens were determined under tensile load. In addition, the strengths of the specimens printed using only PLA filament were compared with the strengths of the specimens produced with composite filament. As a result, 5% and 10% PLA + PEO + KET mixtures were higher than PLA + PEO samples and 15% mixture decreased.