Eklemeli imalat ile üretilen farklı dolgu geometrisi ve yoğunluğa sahip pla esaslı yapıların mekanik davranışlarının deneysel olarak araştırılması
Experimental investigation of mechanical behavior of pla-based structures with different infill geometry and density produced by additive manufacturing
Yazar: RUKİYE YEŞİLOĞLU
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA GÜNAY
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Erimiş birikme modellemesi (FDM) = Fused Deposition Modelling (FDM) ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Plastik malzemeler = Plastic materials ; Üretim yöntemleri = Production methods

Özet:
Eklemeli imalat (Eİ), geleneksel imalat yöntemiyle imalatı zor olan karmaşık şekilli parçaların üretimini kolaylaştıran bir imalat yöntemidir. Bu yöntemde, modelin 3D verileri kullanılarak malzeme katmanlar halinde üst üste yığılarak parçalar üretilmektedir. Termoplastik malzemelerden parça üretiminde Eriyik Yığma Modelleme (EYM) yöntemi en yaygın olarak kullanılan eklemeli imalat yöntemidir.
Bu çalışmada, PLA malzemeden üretilen farklı dolgu geometrisi ve yoğunluğuna sahip parçaların mekanik özelliklerinin karşılaştırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla, EYM yöntemiyle üretilmek üzere farklı dolgu geometrilerine (Octet, Gyroid ve Cross) sahip parçalar modellenmiştir. Dolgu geometrilerinde birim hücre boyutu 5×5×5mm olacak şekilde seçilmiş olup, %50, %30 ve %20 izafi yoğunluk değerinde deney numuneleri üretilmiştir. Bu parçaların mekanik davranışlarını araştırmak amacıyla çekme, basma ve darbe deneyleri yapılmış ve karşılaştırılan mekanik özellikler açısından en uygun birim hücre yapısı belirlenmiştir. Genel olarak, izafi yoğunluğun artmasıyla tüm dolgu geometrilerinde mekanik özelliklerin kötüleştiği görülmüştür. En yüksek çekme dayanımı Octet dolgu geometrili yapıda elde edilirken, en fazla şekil değişimi Cross dolgu geometrili numunede görülmüştür.

Abstract:
Additive manufacturing (AD) is a manufacturing method that facilitates the production of complex shaped parts that are difficult to manufacture with the traditional manufacturing method. In this method, parts are produced by stacking the material in layers using the 3D data of the model. Fusion Deposition Modeling (FDM) method is the most widely used additive manufacturing method in the production of parts from thermoplastic materials.
In this study, it is aimed to compare the mechanical properties of the parts with different infill geometry and density produced from PLA material. For this purpose, parts with different infill geometries (Octet, Gyroid and Cross) were modeled to be produced by the FDM method. In infill geometries, the unit cell size was chosen to be 5×5×5 mm, and test samples were produced with 50%, 30% and 20% relative density values. In order to investigate the mechanical behavior of these parts, tensile, compression and impact tests were carried out and the most suitable unit cell structure was determined in terms of the compared mechanical properties. In general, it was observed that the mechanical properties of all fill geometries deteriorated with the increase of the relative density. While the highest tensile strength was obtained in the Octet infill geometry structure, the highest deformation was observed in the Cross infill geometry sample.