Üç boyutlu yazıcılarda farklı plastik malzemeler kullanılarak üretilen dişli çarkların aşınma dayanımlarının deneysel incelenmesi
Experimental investigation of wear behavior of various polymer spur gears manufactured by 3D printer
Yazar: BEKİR VOLKAN AĞCA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MERT ŞAFAK TUNALIOĞLU
Hitit Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Aşınma = Wear ; Erimiş birikme modellemesi (FDM) = Fused Deposition Modelling (FDM) ; Plastik dişli çark = Plastic gear ; Üç boyutlu yazıcı = Three dimensional printer

Özet:
Bir mekanizma elemanı olarak çalışan dişliler hareket iletirlerken belirli bir yüke maruz kalırlar ve aşınırlar. Bu nedenle dişlilerin ömürlerinin tayini için aşınma miktarlarının belirlenmesi büyük önem taşır.
Bu çalışmada üç boyutlu yazıcı ile üretilen plastik düz dişli çarkların aşınması, önce teorik olarak incelenmiştir. Bu aşamada dişlilerin aşınma derinlikleri, Archard denklemi temelinde hazırlanan bir Matlab programı kullanılarak belirlenmiştir.
Daha sonra düz dişliler EYM (Eriyik Yığma Modelleme) teknolojisi ile ABS, PETG VE PLA olmak üzere üç farklı plastik malzeme seçilerek üretilmiş, daha sonra deneysel çalışmalara hazır hale getirilmiştir. Bu teknoloji, üretim aşamasında iç doluluk oranı ve dış çeper kalınlığında değişim yapılmasına imkân vermektedir.
Üretilen dişlilerin aşınma deneyleri çelik bir dişli ile FZG adlı kapalı devre güç dolaşım sistemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu deney sistemi ile dişli numunelerin çalışma anında maruz kaldığı yük ve dönme hızları kontrol edilebilmektedir. FZG test düzeneği sayesinde düz dişliler üzerindeki yükler çeşitlendirilerek aşınma davranışları incelenmiştir. Test düzeneği belirli periyotlarla durdurulmuş, dış çeper kalınlıkları ve dolgu yoğunlukları farklı plastik dişlilerin aşınma miktarları kütlesel olarak ölçülerek, plastik sınıflarının aşınma davranışı hakkında karşılaştırma yapılmıştır.

Abstract:
Gears, as elements of any mechanism, are exposed to an accurate load while transmitting motion and they wear off. That is why it is crucial to designate a wear rate to determine their lifespan. 
In this study, firstly the wearing (off) of 3D printer produced plastic gears is evaluated theoretically. In this context, wear depths are calculated in Matlab programme based on Archard Equation. 
Then, spur gears made up of different types of polymer materials, such as PLA, PETG and ABS, are manufactured by using Fused Deposition Modeling (FDM) technology. Then they were made available for experimental processes. FDM technology enables the changes to be made in the percentages of infill material and in the shell thickness of the gears.
Wear experiments of plastic spur gears are conducted by means of Closed Circuit Power Circulation System (FZG) by merging steel spur gears. This test rig can modify angular velocity and magnitude of forces on spur gears. Thanks to the capability of arrangement of forces, wear behavior was observed under various forces. The test rig was stopped to measure the mass loss at specific periods. Finally, the results were compared with those of all types of plastics.