Üç boyutlu (3D) yazıcıda üretilen polilaktik asit (pla) numunelerinin mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Sundukları avantajlar sayesinde giderek yaygınlaşan üç boyutlu (3D) yazıcılarla yapılan üretimlerde, imalat yönüne göre tasarımların mekanik özelliklerini araştırma ve geliştirme amacı ile ortaya koyulan bu tez, literatür incelemesi ve gerçekleştirilen deneysel çalışmalardan oluşmaktadır. Çalışmada, üç boyutlu yazıcı türlerinden birisi olan FDM (fused deposition modeling) tipi bir yazıcı ve polilaktik asit (PLA) filament kullanılarak belirlenen sabit parametrelerde, tabla eksenlerine paralel olacak şekilde, altı farklı konumlandırmada numuneler üretilip mekanik özelliklerini incelemek amacıyla yüzey pürüzlülüğü ölçümü, çekme, üç nokta eğme, aşınma deneyleri ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) incelemeleri gerçekleştirilmiştir. Numuneler, boyun paralel olduğu eksen, enin paralel olduğu eksen ve kalınlığın paralel olduğu eksenlerin sıralanmasıyla adlandırılmıştır. İnşa edilen alanları eşit, tabla düzleminde birbirlerinin 90° döndürülmüş halleri olan numunelerin eş numuneler olduğu görülmüştür. Bu ikililerin yüzey pürüzlülüğü karşılaştırıldığında, XZY, YZX ve ZXY, ZYX ikililerinin dik doğrultudaki ölçümleri eşit olup pürüzlülüğün maksimum olduğu yöndeki değer, her yönde pürüzlülük değeri sabit olan XYZ ile YXZ ikilisinden yüksek çıkmıştır. Çekme dayanımı, elastisite modülü, eğilme dayanımı ve eğilme modülü için en yüksek değerler, XZY ile YZX ikilisinde olup çekme dayanımı ve eğilme dayanımı için en düşük değerler, ZXY ile ZYX ikilisinde iken elastisite modülü ve eğilme modülü için en düşük değerler, XYZ ile YXZ ikilisindedir. Aşınma deneylerindeki ortalama sürtünme katsayısı ile taramalı elektron mikroskobu incelemelerine göre aşınma miktarının doğru orantı gösterdiği ve maksimum aşınmanın XZY ile YZX ikilisinde, minimum aşınmanın ise XYZ ile YXZ ikilisinde olduğu görülmüştür. Deneylerde görülen mekanik özelliklerdeki değişikliklerin numune kütleleriyle orantılı olmayıp konstrüksiyonlardaki farklılardan kaynaklandığı, sunulan kesit görüntüleri ile açıklanmış ve SEM görüntüleri ile desteklenmiştir.

This thesis, which was put forward with the aim of researching and developing the mechanical properties of the designs according to the manufacturing direction, in the productions made with three-dimensional (3D) printers, which are becoming increasingly widespread thanks to the advantages they offer, consists of literature review and experimental studies. In the study, samples were produced in six different positions, parallel to the table axis, at fixed parameters determined by using a FDM type printer, which is one of the 3D printer types and polylactic acid filament. Samples were examined with surface roughness measurement, tensile, three point bending, wear tests and scanning electron microscopy (SEM). Samples were named by ordering the axis parallel to longitudinal, axis parallel to width, and axis parallel to thickness. It was observed that the samples with equal built areas and rotated 90° of each other in the table plane were identical samples. When the surface roughness of these pairs is compared, the measurements of XZY, YZX and ZXY, ZYX pairs in the vertical direction are equal and the value in the direction where the roughness is maximum is higher than the XYZ and YXZ pair which are constant roughness value in all directions. The highest values for tensile strength, modulus of elasticity, flexural strength and flexural modulus are in XZY and YZX, the lowest values for tensile strength and flexural strength are in ZXY and ZYX, while the lowest values for modulus of elasticity and flexural modulus are in XYZ and YXZ . It was seen that the average friction coefficient in the wear tests and the amount of wear by SEM examinations were in direct proportion and the maximum wear was in the pair of XZY and YZX and the minimum wear was in the pair of XYZ and YXZ. The fact that the differences in the mechanical properties seen in the experiments were not proportional to the sample masses and resulted from the changes in the constructions were explained with the presented cross-section images and supported by the SEM images.