Araçlar için kafes çekirdekli çok hafif sandviç kompozit malzemelerin 3B yazıcı sistemi ile geliştirilmesi
Development of lattice core ultra-light sandwich composite materials for vehicles by using 3D composite printing
Yazar: TOLGAHAN BAYRAM
Danışman: PROF. DR. MURAT YAZICI
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Eklemeli üretim yöntemi üç boyutlu modellerin katmanlar halinde üst üste birikmesi ile ürünlerin elde edildiği üretim yöntemidir. Günümüzde toplam ağırlığı azaltmak ve yeterli dayanıma sahip ürünler elde etmek için kompozit malzemelere olan ilgi artmıştır. Bu doğrultuda geliştirilen yapılardan sandviç yapılar birçok alanda özel ilgiye sahiptir. Düşük ağırlıklarından dolayı, yüksek eğilme dayanımı, enerji emilimi gibi özelliklerinden dolayı farklı alanlarda kullanılmaktadır. Ayrıca kafes çekirdekli sandviç yapılar üretilerek ultra hafif malzemelerin üretilmesi sağlanmaktadır. Kompozit malzemelerin katmanlı imalatı endüstriyel uygulamaların ve araştırmaların ilgisini çekmektedir.
Bu çalışmada, sürekli karbon elyaf takviyeli polipropilen matrisli kompozitler üretmek için, geliştirilmiş ekstrüdere sahip 3b yazıcı kullanılmıştır. Sandviç yapıların kafes çekirdeği bu yazıcı ile üretilmiştir. 0/90/0 yönlü plakalar ile çekirdek yapılar sıcak silikon ile birleşmesi sağlanmıştır. Üretilen sandviç yapılara basma, üç nokta eğilme quasi-statik ve üç nokta eğilme darbe testleri uygulanmıştır. Ayrıca, sürekli karbon fiber takviyeli termoplastik polimer filament üretimini geliştirmek için fiber ayırma sistemi tasarlanmış ve üretilmiştir. Bu sayede geliştirilen 3b yazıcıda kullanılması için bantlar üretilmiştir. Buna ek olarak, kompozit yapıların üretimi için lazer destekli eklemeli üretim sistemi geliştirilmiştir. Bu sistem geliştirilen büyük boyutlu 3b yazıcıya entegre edilerek yeni bir yeni bir sistem ortaya konulmuştur.

Abstract:
The additive manufacturing method is a production method in which products are obtained by the accumulation of three-dimensional models in layers. Today, interest in composite materials has increased in order to reduce the total weight and to obtain products with sufficient strength. Among the structures developed in this direction, sandwich structures have special interest in many areas. Due to their low weight, high bending strength, energy absorption, they are used in different areas. In addition, lattice core sandwich structures are produced to produce ultra-light materials. Additive manufacturing of composite materials attracts the attention of industrial applications and research.
In this study, a 3D printer with an improved extruder was used to produce continuous carbon fiber reinforced polypropylene matrix composites. The lattice core of sandwich structures was produced with this printer. 0/90/0 directional plates and core structures are combined with hot silicon. Compression, three-point bending, quasi-static and three-point bending impact tests were applied to the produced sandwich structures. In addition, a fiber separation system was designed and manufactured to improve the production of continuous carbon fiber reinforced thermoplastic polymer filaments. In this way, tapes were produced for use in the developed 3D printer. In addition, a laser assisted additive manufacturing system has been developed for the production of composite structures. This system was integrated into the developed large-size 3D printer and a new system was introduced.