Pelet esaslı 3B kompozit yazıcı, karma elyaf tekniği ile parça üretimi ve performansının incelenmesi
Pellet based 3D composite printer, fabrication of part by commingled fiber technique, and investigation of performances
Yazar: EMİR EMİNOĞLU
Danışman: PROF. DR. MURAT YAZICI ; DR. YÜCEL CAN
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering

Özet:
Bu çalışma, sürekli elyaf takviyeli termoplastik kompozitler ve 3B kompozit baskı teknolojisinin avantajlarından yararlanarak otomotiv parçalarının yeniden tasarlanması alanında gerçekleşmiştir. Bu çalışmanın ana odak noktası, kompozit fiber yöntemi kullanarak parçaların üretimi ve performans özelliklerinin değerlendirilmesidir. Bu tezin amacı, bu yöntemle daha hafif, daha dayanıklı ve geri dönüştürülebilir kompozit parçalar elde etme potansiyelini vurgulamak ve böylece otomotiv sektöründe, özellikle elektrikli araçlar için uygulamalarını ilerletmektir. Bu araştırmada, UMİMAG Laboratuvarı'nda incelenen bir projenin sonucu olarak ortaya çıkan ekstrüderli bir 3B yazıcı kullanılmıştır, bu da bu malzeme teknolojisinin önemini vurgulamaktadır. 3B baskı teknolojisinde kullanılan çeşitli malzemeler, polimerler, metaller, seramikler, kompozitler ve biyomalzemeler hakkında kapsamlı bir analiz sunulmakta, özellikle 3B kompozit ve granül malzemelerin baskısı üzerine odaklanmıştır. Ayrıca, 3B yazıcılarda kullanılan hammaddelerin çeşitliliğini, kaliteye olan etkileri ve genel çalışma prensipleri detaylı bir şekilde araştırılmıştır. Ekstruderli 3B yazıcının kullanımı ve bakımı, granül malzemelerin ve cam fiberlerin seçimi ve karşılaştırılması, cam fiberin 3B yazıcı filamenti haline getirilme prosedürü, üç nokta eğilme testi için numune standartları ve basımı detaylı olarak ele alınmaktadır. Tez, cam fiber takviyeli kompozit numunelerin mukavemetinde %18,46'lik bir artış olduğunu kanıtlayarak sonuçlandı, bu da sürekli elyaf takviyeli termoplastik kompozitlerin otomotiv endüstrisindeki kullanım potansiyelini vurgular ve 3B kompozit yazıcı teknolojisinin geliştirilmesi için daha fazla araştırma yapılmasını teşvik etmektedir.

Abstract:
This dissertation delves into the realm of automotive parts redesign, leveraging continuous fiber-reinforced thermoplastic composites and 3D composite printing technology. The main focus of this work revolves around manufacturing parts using a hybrid fiber method and evaluating their performance characteristics. The aim of this exploration is to highlight the potential of these composites in achieving lighter, more durable, and recyclable components, thereby advancing their application within the automotive sector, particularly for electric vehicles. An extruder-based 3D printer, which is the outcome of a project studied in AMAMRG Lab., is utilized in this research, further emphasizing the significance of this material technology. A comprehensive analysis of various materials, including polymers, metals, ceramics, composites, and biomaterials used in 3D printing technology, is presented, with a specific focus on 3D printing of composites and granulated materials. This study also examines the range of raw materials employed in 3D printers, their associated quality implications, and the general operating principles. The work meticulously dissects the operational and maintenance aspects of the extruder-based 3D printer, the selection and comparison of granular and glass fiber materials, the process of converting glass fiber into 3D printer filament, and the standards for three-point bending test samples. The research culminates in proving an 18.46% enhancement in the strength of glass fiber-reinforced composite specimens, thereby reinforcing the potential use of these composites in the automotive sector and advocating for further advancements in 3D composite printing technology.