Fotopolimer reçine içerisinde disperse edilmiş seramik, metal tozlarının kullanımı ile 3D baskısı için dijital ışın destekli (DLP) eklemeli üretim tekniğinin gelişterilmesi
Development of a digital light processing (DLP)supported additive manufacturing technique for 3D printing using dispersed ceramic and metal powders in photopolymer resin
Yazar: MOHAMED SHEHADA
Danışman: PROF. DR. BİLAL DEMİREL
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu doktora çalışmasında, Dijital Işık İşleme (DLP) teknolojisi kullanılarak 
geleneksel fotopolimer malzemelerin kürlenme yoluyla metal ve seramik 
kompozitlerin üretimine yönelik bir 3D yazıcının tasarımı, üretimi ve 
çalıştırılması gerçekleştirilmiştir. Çalışmada metal ve seramik kompozitler 
üretilmek suretiyle bir 3D yazıcı optimize edilerek geliştirilmiştir. Geleneksel 
DLP baskılı parçaların yük altındaki kırılganlık ve kararsızlıkları nedeniyle 
fonksiyonel parçalar için genellikle uygun olmayan özellikleri iyileştirilmeye 
çalışılmıştır. 
Bu kapsamda, ilk olarak 3D yazıcının yazılım ve işletim sistemini test etmek 
amacıyla basit bir prototip üretilmiştir. Bu prototip üzerinden başlangıç tasarım 
çalışmaları optimize edilerek mevcut bilgiler güncellenmiş ve profesyonel bir 
3D yazıcı üretimi için gerekli olan teknik detaylar belirlemiştir. 
Daha sonra geliştirilen 3D yazıcı ile ileri düzey tasarımların üretimi ve hassas 
baskıların gerçekleştirilmesi mümkün hale gelmiştir. 
Daha önce yapılan çalışmalarda, fotopolimer reçine içine en fazla %30 oranında 
takviye yapılmış ancak viskozitenin hızla artması nedeniyle çeşitli teknik 
problemler ile karşılaşılmıştır. Buna yönelik olarak karışım malzemelerinin 
vii
homojen bir şekilde dağılımı prosesi (karıştırma) optimize edilerek gelişmiş 
mekanik özelliklere sahip kompozit malzemelerin başarılı bir şekilde 
yazdırılmıştır.
Üretilen numuneler üzerinde gerçekleştirilen mekanik testler sonucunda 
zirkonya (ZrO₂) katkılı DLP baskı ile üretilen kompozitlerin çekme 
dayanımının ve kopmada uzama değerlerinin arttığı gözlemlenmiştir. 
Çalışmalar %33,3 ZrO₂ katkı oranının kompozit malzemenin dayanımını çok az 
da olsa artırdığını buna karşılık daha yüksek oranlarda ZrO₂ katkısının 
kompozit içindeki reçine oranının azalmasından kaynaklı olarak malzemenin 
dayanımını çok ciddi oranlarda azalttığı tespit edilmiştir. Ayrıca, artan seramik 
katkı oranının kompozit malzemenin kopmada uzama değerini azalttığını buna 
bağlı olarak malzeme kompozisyonunun 3D baskıda kullanılan UV ile 
kürlenebilen reçineye bağlı olarak optimize edilmesi gerekliliğini ortaya 
koymuştur. 
Anahtar Kelimeler: 3D Baskı; Dijital Işık İşleme (DLP); Eklemeli İmalat; 
Kompozit Malzemeler; Zirkonyum Oksit (ZrO2)

Abstract:
This doctoral thesis presents the development and optimization of a 3D printer, 
designed to extend the capabilities of Digital Light Processing (DLP) technology 
beyond traditional photopolymer materials to include metal and ceramic 
composites. The research addresses the inherent limitations of conventional 
DLP-printed parts, which are typically unsuitable for functional components 
due to their brittleness and instability under load.
The study began with the creation of a rudimentary prototype to test printer 
software and operational principles, successfully validating the initial design. 
Insights from this phase informed the development of a refined, professionalgrade 3D printer. This enhanced version incorporated advanced design 
revisions and rigorous manufacturing processes, achieving a significant 
milestone in the evolution of the printer's capabilities.
A major focus of this research was overcoming the challenges associated with 
incorporating higher concentrations of ceramic or metal powders into 
photopolymer mixtures. Previous studies have struggled with the rapid 
increase in viscosity beyond a 30 wt% concentration of these powders. Our 
ix
work sought to address these challenges by optimizing the suspension and 
mixing processes, enabling the successful printing of composite materials with 
improved mechanical properties.
Tensile tests on the printed samples, conducted at the TUAM center at ERCİYES 
University, provided quantitative data on tensile strength and elongation at 
break for various ratios of zirconium oxide with resin. The results revealed that 
while a 33.3% ZrO₂ ratio slightly improved material strength, higher ratios 
significantly decreased it due to reduced resin content. Additionally, the study 
found that increased ceramic content led to a marked reduction in elongation, 
emphasizing the need for careful balance in material composition.
Keywords: 3D Printing; Digital Light Processing (DLP); Additive
Manufacturing; Composite Materials; Zirconium Oxide (ZrO2