Biyopolimer malzemelerden 3D yazıcılar ile mobilya aksesuar üretimi olanaklarının araştırılması ve karar destek analizi
Investigation of possibilities of furniture accessories production with 3D printers from biopolymer materials and decision support analysis
Yazar: YASEMİN ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. EROL BURDURLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Ağaç İşleri Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Ağaç İşleri = Wood Products

Özet:
Bu çalışmada, dolgu maddesi olarak farklı ağaç türlerinden hazırlanmış ahşap ununun ve özellik iyileştirici bazı katkı maddelerinin farklı katılım oranlarında matris malzemesi ile karıştırılması ile elde edilen filamentlerin Eriyik Biriktirme Modelleme (FDM) yazıcıda yazdırılması ile üretilen L bağlantı elemanlarının kullanıldığı köşe birleştirmelerde, ahşap unu ağaç türü ve katılım oranının diyagonal basma ve çekme momentine etkilerinin belirlenmesi ve piyasadaki metal ve plastik muadilleri ile karşılaştırılması amaçlanmıştır. Polilaktik asit (PLA) matris içerisine destek malzemesi olarak ıhlamur (Tilia rubra DC.) ve meşe (Quercus petraea (Mattuschka) L.) ahşap unları %10 ve %15 oranında eklenerek FDM yazıcılarda kullanılmak üzere 8 farklı karışım ile filament üretilmiştir. Üretilen filamentlerden FDM yazıcıda ahşap polimer L bağlantı elemanları yazdırılmıştır. Ahşap polimer L bağlantı elemanları yongalam levhalar üzerine sabitlenmiş ve L bağlantılı köşe birleştirme numuneleri elde edilmiştir. Bu numunelere diyagonal basma ve diyagonal çekme testleri uygulanarak hem ahşap polimer L bağlantı elemanı hem de L bağlantılı köşe birleştirmeler için diyagonal basma ve diyagonal çekme moment değerleri hesaplanmıştır. Ayrıca, 8 farklı karışım halinde hazırlanan kompozit malzemelerden enjeksiyon kalıplama yöntemi ile üretilen numunelere çekme dayanım testi uygulanmıştır. Ahşap polimer kompozitlerin termal özelliklerinin belirlenmesi için Termogravimetrik analiz (TGA) / Diferansiyel Termal Analiz (DTA) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC) analizleri, morfolojik yapılarının belirlenmesi içinse Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) görüntülemesi yapılmıştır. FDM yazıcıdan yazdırılarak elde edilen ahşap polimer L bağlantı elemanlarının, piyasada bulunan metal ve plastik L bağlantı elemanlarına alternatif olup olamayacağının belirlenmesi için Analitik Hiyerarşi Prosesi (AHP) + İdeal çözüme benzerlik bakımından sıralama tercihi (TOPSIS) hibrit yöntemi kullanılarak karar destek analizi uygulanmıştır.
Sonuçlar incelendiğinde, ahşap unu katkısı ile mekanik değerlerin saf PLA'ya oranla düştüğü görülmüştür. Ayrıca yapılan karar destek analizinde FDM yazıcıdan elde edilen ahşap polimer L bağlantı elemanının piyasada bulunan plastik L bağlantı elemanına alternatif olabileceği görülmüştür.

Abstract:
In this study, in corner joints where L fasteners produced by printing the filaments obtained by mixing the wood flour prepared from different wood species as filler and some feature-improving additives with the main matrix material at different incorporation rates, on the FDM printer, the diagonal analysis of wood flour wood type and inclusion ratio It is aimed to determine the effects on compression and tensile moments and to compare them with their metal and plastic counterparts in the market. By adding 10% and 15% linden (Tilia rubra DC.) and oak (Quercus petraea (Mattuschka) L.)  wood flours as support material into the polylactic acid (PLA) matrix, 8 different mixtures of filaments were produced to be used in FDM printers. Wood polymer L fasteners were printed on the FDM printer from the produced filaments. Wood polymer L fasteners were fixed on particleboard and L-jointed corner joint samples were obtained. By applying diagonal compression and diagonal tensile tests to these samples, diagonal compression and diagonal tensile moment values were calculated for both wood polymer L fasteners and L-jointed corner joints. In addition, tensile strength test was applied to the samples produced by injection molding method from composite materials prepared in 8 different mixtures. Thermogravimetric analysis (TGA)/Differential Thermal Analysis (DTA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC) analyzes were used to determine the thermal properties of wood polymer composites, and Scanning Electron Microscopy (SEM) imaging was used to determine their morphological structures. In order to determine whether the wood polymer L fasteners printed from the FDM printer can be an alternative to the metal and plastic L fasteners available in the market, decision support analysis was applied using the Analytical Hierarchy Process (AHP)+Ranking preference in terms of similarity to the ideal solution (TOPSIS) hybrid method.
When the results were examined, it was seen that the mechanical values with the wood flour additive decreased compared to the pure PLA. In addition, in the decision support analysis made, it was seen that the wood polymer L connector obtained from the FDM printer could be an alternative to the plastic L connector available in the market.