Metalik bronz malzemelerin eklemeli imalatı ve karakterizasyonu
Additive manufacturing and characterization of metallic bronze materials
Yazar: AHMET ÇAĞRI KILINÇ
Danışman: PROF. DR. ALİ AYDIN GÖKTAŞ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: Bronz = Bronze ; Ergiyik yığma modelleme = Melt stack modeling ; Katmanlı üretim = Additive manufacturing ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Sinterleme = Sintering

Özet:
Eklemeli imalat artık hayatımızın içerisine girmiş ve ulaşılabilir bir teknoloji haline gelmiştir. Polimer parçaların üretimiyle başlayan eklemeli imalat, yüksek enerjili lazer kaynaklarının kullanımı sayesinde metal parça üretimine olanak sağlamıştır. Günümüzde eklemeli yöntem ile metal parça üretiminde kullanılan en yaygın yöntem seçici lazer sinterlemedir. Fakat bu yöntemin en büyük dezavantajı, oldukça pahalı olan yüksek enerjili lazer kaynaklarıdır. Bu nedenle metalik malzemelerin eklemeli imalatı ile ilgili olarak uygun maliyetli üretim teknikleri üzerindeki çalışmalara her geçen gün yenisi eklenmektedir.

Bu bağlamda, bu tez çalışmasında CuSn10 bronz alaşımının eklemeli üretimi araştırılmıştır. Bu amaçla geleneksel metal enjeksiyon kalıplama ve eklemeli imalat teknolojilerini birleştiren bir yöntem kullanılmıştır. Çalışma kapsamında kullanılmak üzere FDM tekniği ile parça üretimi yapan ve polimerik filament kullanan standart bir masaüstü 3 boyutlu yazıcı temin edilmiştir. 3 boyutlu yazıcının ekstrüder kafası, metal tozu içeren polimerik granül karışımı yazdırabilmek amacıyla granül ekstrüder ile değiştirilmiştir. Granül ekstrüder, bu tezin çalışmaları kapsamında tasarlanmış ve üretilmiştir.

Bronz metal tozu ve polimerik bileşenler eriyik olarak karıştırılmış, soğuma sonrasında kırma ve eleme işlemleriyle belirli boyut aralığına sahip granül besleme stoğu elde edilmiştir. Besleme stoğu 3 boyutlu yazıcı kullanılarak şekillendirilmiştir. Yazdırılmış parçaların bağlayıcı giderme ve sinterleme işlemlerine tabi tutulması ile metalik numune eldesi sağlanmıştır.

Çalışma kapsamında metal tozu partikül boyutunun sinterlenmiş metalik numunelerin fiziksel, mekanik ve aşınma özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. 
Sonuç olarak; partikül boyutunun küçültülmesine bağlı olarak porozitenin azaldığı, aşınma ve mekanik özelliklerin geliştiği görülmüştür.

Abstract:
Additive manufacturing has now entered our lives and has become an accessible technology. Additive manufacturing, which started with the production of polymer parts, enabled the production of metal parts thanks to the use of high-energy laser sources. Nowadays the most common method used in the production of metal parts by the additive method is selective laser sintering. However, the biggest disadvantage of this method is the high energy laser sources, which are quite expensive. Therefore, studies on cost-effective production techniques related to the additive manufacturing of metallic materials are being added each passing day.

For this context, in this thesis study, additive manufacturing of CuSn10 bronze alloy was investigated. For this purpose, a method combining traditional metal injection molding and additive manufacturing technologies was used. A standard desktop 3D printer, which produces parts by FDM technique and uses polymeric filaments, was provided to be used within the scope of the study. The extruder head of the 3D printer was replaced by a granule extruder in order to print a polymeric granule mixture containing metal powder. Granule extruder was designed and produced within the scope of this thesis studies.

Bronze metal powder and polymeric components were melt mixed, and by crushing and sieving processes after cooling, granule feedstock with a certain size range was obtained. The feedstock was shaped using a 3D printer. Metallic samples were obtained by subjecting the printed parts to debinding and sintering processes.

Within the scope of the study, the effect of metal powder particle size on the physical, mechanical and wear properties of sintered metallic samples was investigated.

As a result; depending on particle size reduction, decreased porosity, improved wear and mechanical properties were observed.