Eklemeli imalat yöntemleriyle üretilen parçaların baskı parametrelerinin üç-nokta-eğilme davranışlarına etkisinin incelenmesi
Investigation on the  effect of the printing parameters on the three point bending behavior of the products manufactured by additive manufacturing method
Yazar: SELİM ÖZDOĞAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET MERAM
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, eklemeli imalat parametrelerinden doluluk oranı, katman kalınlığı, nozul sıcaklığı ve tarama açısının PLA malzeme üzerindeki akma mukavemeti, maksimum eğilme gerilmesi, rezilyans, tokluk, elastiklik modülü gibi mekanik özelliklere ve baskı süresine etkileri incelenmiştir. Doluluk oranı 20%, 40, 60, 80, katman kalınlığı 0,15, 0,20, 0,25 ve 0,30 mm, nozul sıcaklığı 210, 220, 230 °C ve tarama açısı ±45° ve 0/90° parametreleriyle toplamda 10 farklı numune grubu üretilmiştir. ASTM D790 standartlarına uygun üç noktada eğilme testleri Shimadzu  marka eğilme testi cihazında yapılmıştır. Elde edilen kuvvet - deplasman verilerinden ve grafiklerden yararlanarak; akma gerilmesi, maksimum eğilme gerilmesi, elastisite modülü, rezilyans, tokluk ve birim uzama değerleri hesaplanmıştır. 
Maksimum eğilme gerilmesi  ve elastiklik modülü için minimum değer  katman kalınlığı 0,20 mm, doluluk oranı %20, nozul sıcaklığı 210 °C ve tarama açısı ±45° için 39,6 MPa ve 1,4 GPa elde edilirken; maksimum değer katman kalınlığı 0,2 mm, doluluk oranı %80, nozul sıcaklığı 210 °C ve tarama açısı ±45° değerlerinde 50,66 MPa ve  katman kalınlığı 0,2 mm, doluluk oranı %40, tarama açısı ±45° ve nozul sıcaklığı 210 °C için 1,71 GPa değeri elde edilmiştir. Uç değerler arasındaki fark; maksimum eğilme gerilmesinde %28, elastiklik modülünde %22,1'dir. Tokluk için minimum değer katman kalınlığı 0,20 mm, doluluk oranı %40, nozul sıcaklığı 210 °C ve tarama açısı 0/90° için 1,14 J elde edilirken; maksimum değer katman kalınlığı 0,3 mm, doluluk oranı %40, nozul sıcaklığı 210 °C ve tarama açısı ±45° değerlerinde 4,79 J değeri elde edilmiştir. Uç değerler arasındaki fark %320'dir. Akma gerilmesi için minimum değer  katman kalınlığı 0,30 mm, doluluk oranı %40, nozul sıcaklığı 210 °C ve tarama açısı ±45° için 28,6 MPa elde edilirken; maksimum değer katman kalınlığı 0,2 mm, doluluk oranı %80, nozul sıcaklığı 210 °C ve tarama açısı ±45° değerlerinde 41,6 MPa değeri elde edilmiştir. Uç değerler arasındaki fark; %45,4'tür. Rezilyans için minimum değer katman kalınlığı 0,20 mm, doluluk oranı %40, nozul sıcaklığı 210 °C ve tarama açısı 0/90° için 0,23 J elde edilirken; maksimum değer katman kalınlığı 0,2 mm, doluluk oranı %80, nozul sıcaklığı 210 °C ve tarama açısı  ±45° değerlerinde 0,52 J değeri elde edilmiştir. Uç değerler arasındaki fark %126'dır. Baskı süreleri ise katman kalınlığı ve sıcaklıkla doğru, tarama açısı ve doluluk oranı ile ters orantılıdır.

Abstract:
In this study, the effects of filling ratio, layer thickness, nozzle temperature and raster angle on mechanical properties such as yield strength, tensile strength, resilience, toughness, modulus of elasticity and printing time on PLA material were investigated. A total of 10 different sample groups were produced with %20, 40, 60, 80 filling ratio, 0,15, 0,20, 0,25 and 0,30 mm layer thickness, 210, 220, 230 °C nozzle temperature and ± 45° and 0/90° raster angle parameters. Three-point bending tests in accordance with ASTM D790 standards were performed on the Shimadzu bending machine. Using the obtained force - displacement data and graphics; yield stress, maximum bending stress, modulus of elasticity, resilience, toughness and strain values were calculated. 
Minimum value of maximum bending stress and modulus of elasticity has been obtained for; layer thickness is 0,20 mm, filling ratio is %20, nozzle temperature is 210 °C and 39,6 MPa and 1,4 GPa are obtained for raster angle ± 45°. Maximum value of maximum bending stress has been obtained for; layer thickness is 0,2 mm, the filling ratio is %80, the nozzle temperature is 210 °C and the raster angle ± 45° values are 50,66 MPa. Maximum value of modulus of elasticity has been obtained for; layer thickness is 0,2 mm, the filling ratio is %40, the nozzle temperature is 210 °C and the raster angle ± 45° values are 1,71 GPa.  The difference between extreme values, %28 in maximum bending stress and %22,1 in elastic modulus. Minimum value for toughness(1,14 J) for 0,20 mm, the filling ratio is %40, the nozzle temperature is 210 °C and the raster angle is for 0/90°; maximum value (4,79 J) for toughness, for layer thickness 0,30 mm, filling ratio %40, nozzle temperature 210 ° C and raster angle ± 45° were obtained. The difference between extreme values equal to %320. Minimum value for yield strength (28,6 MPa) for; 0,30 mm, the filling ratio is 40%, the nozzle temperature is 210° C and the raster angle is for ±45°. Maximum value (41,6 MPa) for yield strength; for layer thickness 0,2 mm, filling ratio %80, nozzle temperature 210° C and raster angle ± 45° were obtained. The difference between extreme values equal to %45,4. Minimum value for resilience (0,23 J) for; 0,20 mm, the filling ratio is %40, the nozzle temperature is 210° C and the raster angle is for 0/90°; Maximum value (0,52 J) for resilience; for layer thickness 0,2 mm, filling ratio %80, nozzle temperature 210 °C and raster angle ± 45° were obtained. The difference between extreme values equal to %126. Printing times are accurate with layer thickness and temperature, and inversely proportional to raster angle and filling ratio.