Polimer esaslı kompozit malzemelerin eklemeli imalat ile üretilerek özelliklerinin geliştirilmesi
Developing the properties of polymer based composites materials by manufacturing with additive manufacturing
Yazar: SEDA DENİZ KARA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞEYMA DUMAN
Bursa Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering
Dizin: ABS = ABS ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Polimer kompozitler = Polymer composites ; Üç boyutlu yazıcı = Three dimensional printer

Özet:
Yüksek mukavemet, yüksek darbe dayanımı ve düşük yoğunluğun önem arz ettiği günümüz mühendislik malzemelerinde sandviç kompozit yapılar oldukça yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Gelişen üç boyutlu yazıcı teknolojisi özellikle karmaşık şekilli mühendislik malzemelerinin üretiminde zor ve uzun proses basamaklarına sahip geleneksel üretim yöntemlerinin yerini almaya başlamışlardır. Yapılan bu tez çalışmasında ticari akrilonitril bütadien stiren (ABS) ve ticari polikarbornat akrilonitril bütadien stiren alev geciktirici (PC/ABS) filamentleri ile düz plaka numuneler FDM yazıcıda basılmış olup mekanik özellikleri incelenmiştir. Elde edilen çekme testi sonucuna göre ABS ve PC/ABS malzemelerine ait maksimum gerilmenin sırasıyla 27,79 MPa ve 29,09 MPa olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Darbe testi sonuçlarına göre  ABS ve PC/ABS malzemelerine ait absorbe edilen enerji sırasıyla % 17,69 ve %32,70  olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Elde edilen verilere göre kompozit yapının darbe dayanımının ve absorbe ettiği enerjinin daha yüksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır.  Ticari olarak temin edilen ABS ve PC/ABS filamentlerinin mekanik özelliklerine kıyasla elde edilen sandviç numunelerin mekanik özelliklerinin daha düşük olduğu sonucu elde edilmiş olup yazıcı parametrelerinin mekanik özelliklere etkisinin olacağı öngörülmüştür. Üç boyutlu yazıcıların kullanım alanlarının artmasıyla negatif Poisson oranına sahip malzemeler üzerine de çalışmalar arttığı bilinmektedir. Malzemelerin karakteristik özelliklerinin belirlenmesinde etken olan Poisson oranı genelde 0,3 civarındadır. Negatif Poisson oranına sahip öksetik yapıların pozitif Poisson oranına sahip malzemelere kıyasla daha yüksek enerji sönümleme gibi mekanik özelliklere sahip olduğu bilinmektedir. Yapılan bu tez çalışmasında aynı zamanda ABS ve PC/ABS malzemelerden elde edilen geleneksel balpeteği çekirdek yapı sandviç kompozit yapı ile öksetik yapıya sahip çift ok kafa ve tetrachiral çekirdek geometrilerine sahip basma ve darbe test numuneleri FDM ile üretilerek mekanik özellikleri incelemeyi amaçlamıştır. Tetrakiral geometrik yapının hem ABS hem de PC/ABS kompozit sandviç numuneler için sırasıyla 3106,23 N ve 3312,70 N'luk maksimum kuvvete ulaştıkları görülmüştür.

Abstract:
Sandwich composite structures are widely used in engineering materials where high strength, high impact probability and low density are important. Developing 3D printing technology has started to replace traditional production methods, especially complex shaped engineering materials which are difficult to product and have long process steps. In this thesis study flat plate sandwich samples were printed on FDM printer with commercial acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and commercial polycarbornate acrylonitrile butadiene styrene flame retardant (PC/ABS) filaments and they preserve their mechanical properties. According to the tensile test results, the values of the maximum stress for ABS and PC/ABS materials were 29,09 MPa and 27,79 MPa respectively. According to the impact test protections, the absorbed energy of ABS and PC/ABS materials was reached at a rate of %17,69 and %32,70, respectively. According to the results, structures with higher impact defense and absorbing energy of composite partitions have been achieved. Compared to the mechanical properties of commercially available ABS and PC/ABS filaments, the mechanical structure of the sandwich samples obtained was lower and the mechanical parts of the printer systems were predicted to come. It is known that three-dimensional printers are also used on products with negative Poisson ratio. The Poisson ratio, which is effective in determining the properties of materials, is usually around 0,3. The auxetic assumption with negative Poisson ratio is known to have mechanical automation, such as higher energy dissipation, compared to tests with positive Poisson ratio. In this thesis study, it was also aimed to examine the mechanical properties of compression and impact test specimens with traditional honeycomb core structure sandwich composite structure obtained as a result of ABS and PC/ABS, with double arrow head and tetrachiral core geometries with auxetic structure by FDM. It was observed that tetrachiral sucture reached the maximum force of  ABS and PC/ABS 3106,23 N and 3312,70 N respectively.