Karbon fiber takviyeli ABS kompozitlerin FDM 3B yazıcı ile üretimi ve ANSYS ile modellenmesi
Production of carbon fiber reinforced ABS composites with FDM 3D printer and modeling with ANSYS
Yazar: ZEKİ YAHYA PATAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ VOLKAN ESKİZEYBEK
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Üç boyutlu yazıcı = Three dimensional printer

Özet:
Elyaf takviyeli polimer kompozit malzemelerin 3 boyutlu (3B) yazıcılar kullanılarak üretime yönelik çalışmalar son yıllarda hız kazanmıştır. Dünyada en çok tercih edilen baskı teknolojisi olan eriyik biriktirme yönteminde (Fused Deposition Modeling-FDM) kullanılan filamentler süreksiz karbon fiber takviyesi ile mekanik performansları iyileştirilmektedir. Bu çalışmanın amacı, FDM 3B yazıcı kullanılarak, bilgisayar destekli, kolay, hızlı ve ekonomik olarak kompozit parçaların üretimi, mekanik özelliklerinin incelenmesi ve analitik olarak modellenmesidir. Bu amaca ulaşmak için, Akrilonitril bütadien strien (ABS) ve kırpılmış karbon elyaf takviyeli ABS filamentler kullanılarak, sabit baskı parametrelerinde ASTM standartlarına uygun numuneler üretilmiştir. Üretilen numunelerin mekanik davranışları deneysel olarak incelenmiş ve elde edilen sonuçlar numerik olarak doğrulanmıştır. Deney sonuçları kullanılarak, numunelerin ANSYS programında von Mises kriterine göre maksimum gerilmeleri ve şekil değiştirme enerjisi numerik olarak analiz edilmiştir. Mekanik deneyler sonucunda, karbon elyaf takviyeli ABS numunelerin basma ve eğilme dayanımı takviyesi ABS numunelere göre sırasıyla %23,9 ve %14,75 daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Deneysel mekanik sonuçların girdi olarak kullanılmasıyla gerçekleştirilen analitik gerilme analizlerinde her iki numune türü için de çekme, basma ve eğilme davranışları minimum sapmalar ile modellenmiş ve analiz edilmiştir.

Abstract:
The production of fiber-reinforced polymer composite materials using 3D printers has accelerated in recent years. Fused Deposition Modeling (FDM) which is the most preferred printing technology is used to improve the mechanical performance of filaments with discontinuous carbon fiber reinforcement. The aim of this study is to produce composite parts using computerized, easy, fast and economical FDM, to determine the mechanical properties of the final parts, and model the parts using ANSYS. To achieve this goal, acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and discontinuous carbon fiber reinforced ABS filaments were used to produce samples in accordance with ASTM standards in constant pressure parameters. The mechanical behaviors of the produced samples were examined experimentally and the results obtained were verified numerically. Using the test results, the maximum stresses and deformation energy of the samples according to von Mises criterion were analyzed using ANSYS program. As a result of mechanical experiments, the compression and flexural strengths of the carbon fiber reinforced ABS samples were determined to be 23.9% and 14.75% higher than those of ABS samples, respectively. In both analytical stress analyzes performed by using experimental mechanical results as inputs, tensile, compression and bending behaviors for both sample types were modeled and analyzed with minimum deviations.