Eklemeli imalat yöntemiyle farklı termoplastik malzemelerden üretilen parçaların çeşitli ağ modelleri ve iç doluluk oranlarının dayanıma etkileri
Effects of various mesh models and internal filling ratios on the strength of parts produced from different thermoplastic materials by additive manufacturing
Yazar: ILKIN SHAHBAZOV
Danışman: PROF. DR. ABDULMECİT GÜLDAŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Mühendislikte kullanılan parçaların en önemli iki özelliği dayanıklı ve hafif olmasıdır. Bu iki kriter, malzeme seçimi ve geometrik yapıyla değişiklik göstermektedir. Plastik malzemelerin çeşitli geometrik şekillerle üretilerek dayanımlarının ve ağırlıklarının optimum değeri bulunabilir. Bu geometrik şekillerin üretimi plastik enjeksiyon, talaşlı imalat yöntemleriyle zorlu olup sadece 3B baskı yöntemleriyle yapılabilmektedir. Mevcut çalışmalarla ilgili literatür araştırması yapılmıştır. Bu tezde hem ideal geometrik baskı şeklinin, hem iç doluluk oranının yapısal dayanıma olan etkileri araştırılmış, hem de hafif ve dayanıklı plastik filament seçiminin sonuçları belirlenmiştir. Tasarımı belirlenen test parçasından 3B FDM yöntemiyle ve PLA+ malzemesi kullanılarak her geometriden üçer adet olacak şekilde ızgara, sekizgen, tam petek, hızlı petek, sinusoid, kübik, doğrusal, üçgen ve jiroskopik iç doluluk geometrileriyle ve %25 iç doluluk oranı, 1 mm nozul ucu çapı ve 210 Co derece sıcaklıkta baskı yapılmıştır. Bu baskı örnekleri tez kapsamında özel olarak tasarlanan cihaz yardımıyla burulma testiyle kırılmış, en iyi doluluk geometrisi üçgen deseni olarak belirlenmiştir. Üçgen geometrisi ile PLA+ malzemeden aynı tasarımlı parça %45, %65 ve %85 iç doluluk oranlarıyla üçer adet üretilip burulma testi tekrar edilmiştir. En iyi iç doluluk oranı %85 olarak belirlenmiştir. Üçgen iç doluluk geometrisi ve %85 iç doluluk oranıyla PLA+, ABS, PETG ve ASA malzemelerinden her birinden iki adet olacak şekilde ISO 527-2 Plastik Çekme Testi, ISO 604-1973 Plastik Basma Testi'ne uygun parçalar tasarlanmış, ilgili testler yapılmıştır. Testler sonucunda denenen malzemelerden en iyi sonuca PLA+ malzemesiyle ulaşılmıştır.

Abstract:
The two most important characteristics of parts used in engineering are durability and light weight. These two criteria vary with material selection and geometric structure. The optimum value of the strength and weight of plastic materials can be found by producing them in various geometric shapes. The production of these geometric shapes is challenging with plastic injection molding and machining methods and can only be done with 3D printing methods. A literature survey was conducted on existing studies. In this thesis, the effects of both the ideal geometric printing shape and the internal filling ratio on structural strength were investigated, and the results of the selection of light and durable plastic filament were determined. The designed test piece was printed using the 3D FDM method and PLA+ material with grid, octagonal, full honeycomb, fast honeycomb, sinusoid, cubic, linear, triangular and gyroscopic internal filling geometries, three of each geometry, with an internal filling ratio of 25%, a nozzle tip diameter of 1 mm and a temperature of 210 degrees Celsius. These print samples were broken by torsion test with the help of the device specially designed within the scope of the thesis, and the best filling geometry was determined as the triangular pattern. With the triangular geometry, three pieces of the same design were produced from PLA+ material with 45%, 65% and 85% internal filling ratios and the torsion test was repeated. The best internal filling ratio was determined as 85%. With a triangular internal filling geometry and 85% internal filling ratio, two pieces of each of PLA+, ABS, PETG and ASA materials were designed in accordance with ISO 527-2 Plastic Tensile Test and ISO 604-1973 Plastic Compression Test, and the relevant tests were carried out. As a result of the tests, the best result among the materials tested was achieved with PLA+ material.