Katmanlı Üretim İle Elde Üretilmiş Kum Döküm Kalıpların İncelenmesi

Year 2018, Volume: 6 Issue: 4, 1269 - 1282, 01.08.2018

Ahmet Can İbrahim Aslan

https://doi.org/10.29130/dubited.429143

Cited By: 2

Abstract

Hızla gelişen üretim sektöründe, daha
verimli ve hızlı üretim metotlarının önemi gittikçe artmaktadır. Son yıllarda
ortaya çıkan en önemli üretim metotlardan biri de katmanlı üretim
yöntemleridir. Bu çalışmada, yapıştırıcı ile katmanlı üretim yöntemi
kullanılarak üretilen kalıpların, kum döküm uygulamalarında kullanılabilirliği
hakkında ön çalışma yapılmıştır. Katmanlı üretim yöntemlerinde, geleneksel
üretim yöntemlerine göre prototip parçaların üretimi daha hızlı ve daha düşük
maliyetli olarak gerçekleşmektedir. Karmaşık ve ters açılı parçaların,
alüminyum ve ahşap modelle bile yapılamayacak helisel kavisli ve benzer
geometrili içi boş parçaların katmanlı üretim yöntemleriyle kum modelleri
yapılarak döküm tekniği ile elde edilmesi mümkündür. Bu çalışmada, döküm kalıp
üretimi için ana malzeme olarak geleneksel döküm uygulamalarında kullanılan
silis kumu kullanılmıştır. Reçine olarak ise; düşük yüzey pürüzlülüğü, yüksek
birleştirme dayanıklılığı sağlayan furan reçinesi ve buna uygun katalizör
kullanılmıştır. Çalışma için özel olarak üretilen küp ve çubuk şeklindeki
kalıplara, istenilen katman kalınlığında silis kumu serilmiş ve kumun üzerine
sertleştirici, reçine elle püskürtülmüştür. Bu işlemler, istenilen ölçüler
sağlanıncaya kadar devam etmiştir. Sonrasında üretimi yapılan küp ve çubuk
numunelerin basma ve eğme testleri yapılarak mekanik özellikleri
incelenmiştir.  Daha sonra ise, kum tane
boyutunun mekanik özelliklere etkisi incelenmiştir. Yapılan bu çalışmada,
ileride imal edilmesi düşünülen yapıştırma katmanlı 3B yazıcının yazılımına ait
imalat parametreleri ve algoritması ile çalışma sistematiğini belirlemede
kullanılmak üzere ön bilgiler elde edilmiştir.

Keywords

Yapıştırıcı ile katmanlı üretim, Furan reçine, Katmanlı imalat, Kum kalıp

Investigation of Sand Casting Molds Hand-Made Manufactured by Layered Manufacturing

Abstract

In the rapidly developing
manufacturing sector, the importance of more efficient and faster production
methods is increasing. One of the most important manufacturing methods emerged
in recent years is also layered manufacturing methods. In this study, the
preliminary study about the usability of the molds produced by using
manufacturing method of binder jetting in sand casting applications has been
done. The production of prototype parts with the layered manufacturing methods
according to the traditional manufacturing methods is carried out faster and
less costly. By using layered manufacturing methods, it is possible to obtain
the hollow parts with complex curves and reverse angles with helical curves and
similar geometries which cannot be made even with traditional aluminum and wood
models. In this study, silica sand was used as the primary material for casting
mold production. Furan as the resin which provide low surface roughness and
high bond strength was used and suitable catalyst for this resin was used. It
was produced cube and bar molds for the study. The silica sand was laid on a
specific layer thicknesses to these molds and the hardener and resin were
sprayed on the sand. These processes continued until the required dimensions
were provided. Afterwards, compression and bending tests of cube and bar
specimens were realized and their mechanical properties were investigated.
Then, the effects of different sand particle size on mechanical properties were
investigated. In this study, preliminary information was obtained to be used in
determining the working system by manufacturing parameters and algorithm of the
software of the binder jetting 3d printer which is considered to be
manufactured in the future works.

Keywords

Binder jetting, Furan resin, Layer manufacturing, Sand model

References

• ASTM F2792–12a, Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies, ASTM International: West Conshohocken, PA, USA, 2012, doi: 10.1520/F2792-12A.
• C.L. Weber, V. Peña, M.K. Micali, E. Yglesias, S.A. Rood, J.A. Scott, B. Lal, “The Role of the National Science Foundation in the Origin and Evolution of Additive Manufacturing in the United States,” IDA Science & Technology Policy Institute, IDA P-5091, ss. 7-8, 2013.
• D. Çelik, “Üç boyutlu yazıcı tasarımı, prototipi ve tersine mühendislik uygulamaları,” Yüksek Lisans tezi, Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Bölümü, Karabük Üniversitesi, Karabük, Türkiye, 2015.
• A. Çelebi, H. Tosun, A.Ç. Önçağ, “Hasarlı bir kafatasının üç boyutlu yazıcı ile imalatı ve implant tasarımı,” International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, c.1, s.1, ss. 27-35, 2017.
• K. Özsoy, B. Duman, “Eklemeli imalat (3 boyutlu baskı) teknolojilerinin eğitimde kullanılabilirliği,” International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, c.1, s.1, ss. 36-48, 2017.
• J.B. Lassiter III, M.C. Lieb, and T. Clay. , “Z Corporation,” Harvard Business School Case 801-210, October 2000. (Revised April 2005.)
• STM Mühendislik &Teknoloji &Danışmanlık, Katmanlı imalat yöntemleri ve havacılık uygulamaları, Sektör Değerlendirme Raporu, (12 Ocak 2018). [Online]. Erişim: https://www.stm.com.tr/documents/file/Pdf/1.katmanli_imalat_teknolojileri_raporu__2016-08-03-14-11-28.pdf
• M. Xia, J. Sanjayan, “Method of formulating geopolymer for 3D printing for construction applications,” Materials and Design, vol. 110, pp. 382–390, 2016.
• Anonim, (12 Ocak 2018). [Online]. Erişim: İnternet:https://www.voxeljet.com/company/news/phenolic-resin-based-3d-printing-in-foundry-technology/
• Anonim, (12 Ocak 2018). [Online]. Erişim: http://www.exone.com/Resources/Technology-Overview/What-is-Binder-Jetting
• Anonim, (12 Ocak 2018). [Online]. Erişim:https://www.rapidmade.com/large-format-3d-printing-one-meter-vx1000-voxeljet
• Anonim, (12 Ocak 2018). [Online]. Erişim: http://inovasilis.com/urunkategori/silis-kum
• Anonim, (12 Ocak 2018). [Online]. Erişim: http://www.cukurovakimya.com.tr/dokum-recineri
• J.M.L. dos Reis, “Effect of textile waste on the mechanical properties of polymer concrete,” Materials Research, vol. 12, no. 1, pp. 63-67, 2009.
• G.İ. Sezer, Ş. Yazıcı, “Polimer katkılı harçlarda farklı kür koşullarının dayanıma etkisi,” CBÜ Fen Bilimleri Dergisi, c. 11, s. 2, ss. 195-201, 2015.
• P. Mani, A.K. Gupta, S. Krishnamoorthy, “Comparative study of epoxy and polyester resin-based polymer concretes,” International Journal of Adhesion and Adhesives, vol. 7, no. 3, pp. 157–163, 1987.