Üç boyutlu baski teknikleriyle farkli topolojilere sahip kompozit yapilarin üretimi
Production of composite structures having different topologies by the three dimensional printing techniques
Yazar: GİZEM ACAR YAVUZ
Danışman: PROF. DR. BİNNUR GÖREN KIRAL
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Ana Bilim Dalı / Mekanik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Erimiş birikme modellemesi (FDM) = Fused Deposition Modelling (FDM) ; Polimer kompozitler = Polymer composites

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında iki farklı üç boyutlu yazıcı teknolojisi kullanılmıştır. Kullanılan yazıcı teknolojileri birleştirmeli yığma ile modelleme ve sterolitografidir. Bu yazıcı teknolojileriyle yenilikçi kompozit malzeme üretimleri ve farklı topolojilere sahip kompozit yapıların üretilmesi hedeflenmiştir.

	ABS, PLA, TPU ve Karbonfiber takviyeli TPU kompozit malzemeleri kullanılarak birleştirmeli yığma yazıcısıyla çeşitli topolojik tasarımlarda deney numuneleri üretilmiştir. Kullanılan şekil hafızalı TPU malzemesiyle üretilen numunelerin yaşlanma davranışları deney sonuçları karşılaştırılmıştır. Düşük hızlı darbe, yarı statik eğilme ile enerji emilimi, üç nokta eğme, titreşim ve taramalı elektron mikroskobu ile testler gerçekleştirilerek yapıların mekanik davranışları deneysel olarak araştırılmıştır. 

	Kompozit malzemelerin tasarım topolojisi üzerine etkisi sterolitografik yazıcı teknolojisi kullanılarak da araştırılmıştır. Ayrıca bu teknoloji sayesinde geliştirilen üretim süreci ile yenilikçi kompozit malzeme üretimleri yapılmıştır. Akrilat ve metakrilat bazlı malzemeler ile şekil hafızalı ve cam elyaf takviyeli kompozit reçine karışımları hazırlanmıştır. Bu reçinelerin reolojik davranışları ve sertlik değerleri de testler ile belirlenmiştir. Hazırlanan kompozit reçinelerin farklı topolojik tasarımlar üzerindeki etkileri de deneysel çalışmalar ile araştırılmıştır.  Kompozit malzemelerin mekaniksel davranış özelliklerini belirlemek için çekme ve basma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Birbirinden farklı topolojik yapıdaki tasarımlar hazırlanarak basma deneyi davranışları araştırılmıştır.

	Sonuç olarak iki farklı üç boyutlu yazıcı teknolojisiyle birbirinden bağımsız topolojik tasarımlara sahip kompozit malzemeler ve yapılar bu tez çalışması kapsamında üretilmiş, deneyleri yapılmış ve sonuçları karşılaştırmalı olarak sunulmuştur.

Abstract:
Two different three-dimensional printer technologies were used within the scope of this thesis. The printer technologies used are fused deposition modeling and stereolithography. With these printer technologies, it is aimed to produce innovative composite materials and composite structures with different topologies.

By using ABS, PLA, TPU and Carbon Fiber reinforced TPU composite materials, test specimens in various topological designs were produced with a stacking printer. The aging behavior test results of the specimens produced with the shape memory TPU material were compared. The mechanical behavior of the structures was investigated experimentally by performing tests with low-speed impact, quasi-static bending, energy absorption, three-point bending, vibration and scanning electron microscopy.

	The effect of composite materials on the design topology was also investigated using stereolithographic printer technology. In addition, innovative composite materials were produced with the production process developed thanks to this technology. Composite resin mixtures with shape memory and glass fiber reinforcement were prepared with acrylate and methacrylate-based materials. The rheological behaviors of these resins were determined by experiments and their hardness values were determined by tests. The effects of the prepared composite resins on different topological designs were also investigated by experimental studies. Tensile and compression tests were carried out to determine the mechanical behavior properties of composite materials. Compression test behaviors were investigated by preparing designs with different topological structures.

	As a result, composite materials and structures with independent topological designs with two different three-dimensional printer technologies were produced within the scope of this thesis, their experiments were carried out and the results were presented comparatively.