Eklemeli imalat yönteminde kullanılan filament katkılarının üretilen parçaların mekanik özelliklerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of filament additives used in the additive manufacturing method on the mechanical properties of the produced parts
Yazar: OSMAN MUHSİN AYDINLI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ OSMAN ER
Kırıkkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Filament = Filament ; Geleneksel yöntemler = Traditional methods ; Modelleme = Modelling ; Polilaktik asit = Polylactic acid

Özet:
Eklemeli imalat, üretilecek olan parçanın son geometrisine iş parçası üzerinden malzeme kaldırma işlemi ile ulaşılan talaşlı imalat yöntemlerinin aksine, üretilecek olan parçaların son geometrisine katmanlar halinde malzeme ekleyerek ulaşmaktadır. Geleneksel imalat yöntemlerinde kullanılan kesici takımlar ve kalıplar, üretilecek parça tasarımlarını oldukça sınırlamaktadır. Eklemeli imalatta herhangi bir kesici takım ve kalıba ihtiyaç duyulmaması sebebiyle oldukça karmaşık geometriye sahip parçalar üretilebilmektedir. Eklemeli imalatın birçok avantaja sahip olması, özellikle üretilecek parçaların tasarım serbestliği konusunda sağlamış olduğu avantaj, her geçen gün onun imalat sanayisindeki kullanımını arttırmaktadır.
Eklemeli imalat yöntemleri içerisinde birçok teknik mevcuttur. Bu tekniklerden birisi de eriyik biriktirme modellemedir. Eriyik biriktirme modelleme tekniğinde polimer termoplastik malzemeler ile üretim işlemi gerçekleştirilmektedir. Çok çeşitli sayıda termoplastik malzemenin kullanılabildiği bu teknikte, genellikle PLA ve ABS filament malzemeler tercih edilmektedir. Eriyik biriktirme modelleme tekniğinde kullanılabilen malzeme çeşitliliğinin artırılabilmesi adına, termoplastik malzemelere farklı katkı malzemeleri ilave edilebilmektedir. İlave edilen malzemeler ile yeni özelliklere sahip kompozit termoplastik malzemeler üretilmektedir. Bu çalışmada eriyik biriktirme modelleme tekniği kullanılarak PLA filament malzeme ile çelik metal tozları ile katkılandırılmış PLA filament malzeme, mekanik ve fiziksel özellikler açısından karşılaştırılmıştır. Deneyler sonucunda çelik tozu katkısı ile PLA malzemenin darbe dayanımı değerinde yaklaşık %55, çekme dayanımı değerinde ise yaklaşık %50'lik bir düşüş olmuştur. Çelik tozu katkısıyla PLA malzemenin termal iletkenlik değeri yaklaşık olarak %100 oranında artmıştır. Deney numuneleri değişken baskı parametreleri ile üretilerek, baskı parametrelerinin mekanik ve fiziksel özelliklere olan etkisi de incelenmiştir.

Abstract:
Additive manufacturing achieves the final geometry of the part to be produced by adding material in layers to the final geometry of the parts to be produced, unlike the machining methods, which are achieved by removing material from the workpiece. Cutting tools and molds used in traditional manufacturing methods limit the part designs to be produced. Since there is no need for any cutting tool and mold in additive manufacturing, parts with very complex geometries can be produced. The fact that additive manufacturing has many advantages, especially the advantage it provides in terms of design freedom of the parts to be produced, increases its use in the manufacturing industry day by day.
There are many techniques in additive manufacturing methods. One of these techniques is fused deposition modelling (FDM). In the fused deposition modeling technique, the production process is carried out with polymer thermoplastic materials. In this technique, where a wide variety of thermoplastic materials can be used, PLA and ABS filament materials are generally preferred. Different additives can be added to thermoplastic materials in order to increase the variety of materials that can be used in the fused deposition modeling technique. Composite thermoplastic materials with new properties are produced with the added materials. In this study, using the fused deposition modeling technique, PLA filament material and PLA filament material doped with steel metal powders were compared in terms of mechanical and physical properties. As a result of the experiments, there was a decrease of approximately 55% in the impact strength value of the PLA material, and a decrease of approximately 50% in the tensile strength value of the PLA material with the addition of steel powder. With the addition of steel powder, the thermal conductivity of PLA material increased by approximately 100%. Test specimens were produced with variable printing parameters and the effect of printing parameters on mechanical and physical properties was also investigated.