3B baskıyla üretilmiş biyo-esinli badem şeklindeki gözenekli yapıların tasarımı ve basma dayanımlarının araştırılması
Design and investigation of compressive strength of 3D printed bio-inspired almond-shaped porous structures
Yazar: NİLKAN GÖRAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NİHAL YUMAK
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Altın oran = Golden ratio ; Badem kabuğu = Almond shell ; Basma deneyi = Compression test ; Biyomimetik materyaller = Biomimetic materials ; Biyomimetik yaklaşım = Biomimetic approach ; Biyomimikri = Biomimicry ; Gözenekli katılar = Porous solids ; Üç boyutlu baskı = 3D printing

Özet:
Bu araştırmada, badem meyvesi referans alınarak gözenekli malzeme üretimi için birim
hücre tasarlanmıştır. Gözenekli malzemeler, birim hücre boyutu sabit tutularak farklı
duvar kalınlıklarında (1, 1,4 ve 1,8 mm), duvar kalınlığının parça boyunca değişmediği
sabit ve kademeli olarak değiştiği değişken gözenekli olmak üzere 6 farklı tipte
tasarlanmıştır. Tasarlanan bu yapı tiplerinin birim hücre geometrisine yükleme yönünde
bir dikme eklenerek yapı sayısı 12 adede çıkarılmıştır. Her yapıdan 3 adet olmak üzere
toplamda 36 numune üretilmiştir. Üretilen numunelere 100 kN kapasiteli basma test
cihazında 2 mm/dakika yükleme hızında basma testleri uygulanmıştır. Yapılan testlerde
değişken duvar kalınlığının ve dikey yönde eklenen dikmenin malzemenin basma
dayanımına ve basma testi sırasındaki deformasyon davranışlarına etkisi araştırılmıştır.
Badem meyvesinin kavisli ve kendine özgü yapısı referans alınarak tasarlanan birim
geometri malzemenin basma özellikleri ve deformasyon davranışları üzerinde
belirleyici olmuştur. Değişken gözenek yapısına sahip numunelerde sabit gözenekli
numunelerden farklı olarak deformasyonun hücrelerin birleşme noktalarında oluştuğu
ve kademeli olarak ilerlediği gözlemlenmiştir. Birim hücre geometrisine yükleme
yönünde eklenen bir dikmeyle ise tüm numunelerde basma dayanımı artmıştır.

Abstract:
In this research, a unit cell was designed for the production of porous materials, taking
the almond fruit as a reference. Porous materials are designed in a total of 6 types with
the same unit cell size and different wall thicknesses (1, 1.4, and 1.8 mm) as constant
and variable porous. A strut was added to the unit cell geometry of these designed
structure types in the loading direction, increasing the number of structures to 12. A
total of 36 samples were produced, 3 from each structure. Compression tests were
applied to the produced samples in a 100 kN capacity compression test device at a
loading rate of 2 mm/min. In the tests carried out, the effect of variable wall thickness
and vertical struts on the compressive strength of the material and deformation behavior
during the compression test was investigated. The unit geometry, designed with
reference to the curved and unique structure of the almond fruit, has been decisive on
the compression properties and deformation behavior of the material. It has been
observed that in samples with variable pore structure, unlike samples with constant
pores, deformation occurs at the junctions of the cells and progresses gradually. With a
strut added to the unit cell geometry in the loading direction, the compressive strength
increased in all samples.