Çekirdek Malzemesi Ergiyik Biriktirme Yöntemi ile Üretilen Bal Peteği Sandviç Kompozitlerin Eğilme Dayanımlarının İncelenmesi

Cenk Yanen; Eyüp Çelik; Murat Yavuz Solmaz

TR EN

Çekirdek Malzemesi Ergiyik Biriktirme Yöntemi ile Üretilen Bal Peteği Sandviç Kompozitlerin Eğilme Dayanımlarının İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, çekirdek yapı malzemesi olarak bitki bazlı ve yenilenebilir kaynaklardan üretilen polilaktik asit (PLA) ve petrol bazlı üretilen Akrilonitril-butadien-stiren (ABS) seçilmiş ve yüzey kapakları polyester/cam fiber kompozitler kullanılmış ve sandviç levhalar üretilmiştir. Çekirdek yapı malzemesi üretiminde baskı işleminin hızlı ve kolay yapılabilmesi gibi avantajlarından dolayı ergiyik biriktirme yöntemi kullanılmıştır. Çekirdek malzemeleri 3B yazıcı kullanılarak üç farklı hücre boyutu ve üç farklı hücre yüksekliğinde imal edilmiştir. Numunelere 3 nokta eğilme testleri uygulanmış ve kuvvet-yer değiştirme grafikleri elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar grafikler halinde sunulmuştur. Üç nokta eğilme deneyleri sonrası hasar tipleri incelenmiş ve baskın hasar tiplerinin katmanlar arası kopma ve kayma hasarı olduğu görülmüştür. Bu durumun önüne geçilebilmesi 3 boyutlu yazıcı kullanılarak ergiyik biriktirme yöntemi ile üretilen PLA termoplastik kullanılarak üretilmiş numunelere ikinci aşamada sıcaklık ve basınç uygulanmıştır. PLA malzemeden üretilen numunelerin ABS malzemeden üretilen numunelere göre daha yüksek eğilme dayanımına sahip oldukları görülmüştür.

Keywords

Balpeteği, Ergiyik biriktirme yöntemi, Üç nokta eğilme, ABS, PLA

Investigation of the Bending Strength of Honeycomb Sandwich Composites Produced by Fused Deposition Modeling

Abstract

In this study, polylactic acid (PLA) produced from plant-based and renewable resources and Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) produced petroleum-based were selected as core building materials and polyester/glass fiber composites were used for surface covers and sandwich composite sheets were produced. In the production of core building materials, fused deposition modeling has been used due to its advantages such as fast and easy printing. Core materials were fabricated in three different cell sizes and three different cell heights using a 3D printer. Three-point bending tests were applied to the samples and load-displacement graphs were obtained. Obtained results are presented in graphics. After three-point bending tests, damage types were examined and it was seen that the dominant damage types were interlayer rupture and shear damage. In order to prevent this situation, temperature and pressure were applied to the samples produced using a 3D printer in the second stage. It was observed that the samples produced from PLA material had higher flexural strength than the samples produced from ABS material.

Keywords

Honeycomb, Fused deposition modeling, Three-point bending test, ABS, PLA

References

W. Nsengiyumva, S. Zhong, J. Lin, Q. Zhang, J. Zhong, and Y. Huang, “Advances, limitations and prospects of nondestructive testing and evaluation of thick composites and sandwich structures: A state-of-the-art review,” Compos. Struct., vol. 256, p. 112951, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112951.
C. Garnier, M. L. Pastor, F. Eyma, and B. Lorrain, “The detection of aeronautical defects in situ on composite structures using Non Destructive Testing,” Compos. Struct., vol. 93, no. 5, pp. 1328–1336, 2011, doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2010.10.017.
T. P. Sathishkumar, S. Satheeshkumar, and J. Naveen, “Glass fiber-reinforced polymer composites – a review,” J. Reinf. Plast. Compos., vol. 33, no. 13, pp. 1258–1275, Apr. 2014, doi: 10.1177/0731684414530790.
F. J. Macedo, M. E. Benedet, A. V. Fantin, D. P. Willemann, F. A. A. da Silva, and A. Albertazzi, “Inspection of defects of composite materials in inner cylindrical surfaces using endoscopic shearography,” Opt. Lasers Eng., vol. 104, pp. 100–108, 2018, doi: https://doi.org/10.1016/j.optlaseng.2017.06.005.
S. Laurenzi, A. Grilli, M. Pinna, F. De Nicola, G. Cattaneo, and M. Marchetti, “Process simulation for a large composite aeronautic beam by resin transfer molding,” Compos. Part B Eng., vol. 57, pp. 47–55, 2014, doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.09.039.
J. Serra et al., “Validation and modeling of aeronautical composite structures subjected to combined loadings: The VERTEX project. Part 2: Load envelopes for the assessment of panels with large notches,” Compos. Struct., vol. 180, pp. 550–567, 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.08.055.
C. Meola, S. Boccardi, and G. maria Carlomagno, “Chapter 1 - Composite Materials in the Aeronautical Industry,” C. Meola, S. Boccardi, and G. maria B. T.-I. T. in the E. of A. C. M. Carlomagno, Eds. Woodhead Publishing, 2017, pp. 1–24.
A. Caggiano, F. Napolitano, L. Nele, and R. Teti, “Study on thrust force and torque sensor signals in drilling of Al/CFRP stacks for aeronautical applications,” Procedia CIRP, vol. 79, pp. 337–342, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.procir.2019.02.079.
F. Ciampa, P. Mahmoodi, F. Pinto, and M. Meo, “Recent Advances in Active Infrared Thermography for Non-Destructive Testing of Aerospace Components,” Sensors , vol. 18, no. 2. 2018, doi: 10.3390/s18020609.
M. E. Ibrahim, “Nondestructive evaluation of thick-section composites and sandwich structures: A review,” Compos. Part A Appl. Sci. Manuf., vol. 64, pp. 36–48, 2014, doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2014.04.010.

C. M. Teller and C. M. Fortunko, “NDE Requirements for Thick Marine Composites BT - Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation: Volume 10B,” D. O. Thompson and D. E. Chimenti, Eds. Boston, MA: Springer US, 1991, pp. 1599–1606.
G. Kotsikos, A. G. Gibson, and J. Mawella, “Assessment of moisture absorption in marine GRP laminates with aid of nuclear magnetic resonance imaging,” Plast. Rubber Compos., vol. 36, no. 9, pp. 413–418, Nov. 2007, doi: 10.1179/174328907X248203.
S. Y. Kim, C. S. Shim, C. Sturtevant, D. (Dae-W.) Kim, and H. C. Song, “Mechanical properties and production quality of hand-layup and vacuum infusion processed hybrid composite materials for GFRP marine structures,” Int. J. Nav. Archit. Ocean Eng., vol. 6, no. 3, pp. 723–736, 2014, doi: https://doi.org/10.2478/IJNAOE-2013-0208.
M. E. Ibrahim, “7 - Nondestructive testing and structural health monitoring of marine composite structures,” in Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering, J. Graham-Jones and J. B. T.-M. A. of A. F.-R. C. Summerscales, Eds. Woodhead Publishing, 2016, pp. 147–183.
L. S. Sutherland, “A review of impact testing on marine composite materials: Part I – Marine impacts on marine composites,” Compos. Struct., vol. 188, pp. 197–208, 2018, doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2017.12.073.
T. Gobikannan et al., “Flexural Properties and Failure Mechanisms of Infusible Thermoplastic- and Thermosetting based Composite Materials for Marine Applications,” Compos. Struct., p. 114276, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.114276.
S.C. Her and W.-B. Chu, “3D Surface Profile Construction and Flaw Detection in a Composite Structure,” Strength Mater., vol. 51, no. 1, pp. 130–137, 2019, doi: 10.1007/s11223-019-00058-9.
H. Tuwair, J. Drury, and J. Volz, “Testing and evaluation of full scale fiber-reinforced polymer bridge deck panels incorporating a polyurethane foam core,” Eng. Struct., vol. 184, pp. 205–216, 2019, doi: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2019.01.104.
C. Yanen and M. Y. Solmaz, “Ballistic tests of lightweight hybrid composites for body armor,” Mater. Test., vol. 61, no. 5, pp. 425–433, 2019, doi: doi:10.3139/120.111336.
R. Yadav, M. Naebe, X. Wang, and B. Kandasubramanian, “Body armour materials: from steel to contemporary biomimetic systems,” RSC Adv., vol. 6, no. 116, pp. 115145–115174, 2016, doi: 10.1039/C6RA24016J.
N. J. Hoff, S. E. Mautner, and A. E. Rev, “Sandwich construction,” 1944.
F. J. Plantema, “Sandwich construction: the bending and buckling of sandwich beams, plates, and shells,” 1966.
D. Guedra-Degeorges, P. Thevenet, and S. Maison, “Damage Tolerance of Aeronautical Sandwich Structures BT - Mechanics of Sandwich Structures,” 1998, pp. 29–36.
J. Jakobsen, E. Bozhevolnaya, and O. T. Thomsen, “New peel stopper concept for sandwich structures,” Compos. Sci. Technol., vol. 67, no. 15, pp. 3378–3385, 2007, doi: https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2007.03.033.
L. A. Carlsson and G. A. Kardomateas, Structural and failure mechanics of sandwich composites, vol. 121. Springer Science & Business Media, 2011.
C. Wang, M. Chen, K. Yao, X. Zhu, and D. Fang, “Fire protection design for composite lattice sandwich structure,” Sci. Eng. Compos. Mater., vol. 24, no. 6, pp. 919–927, 2017, doi: doi:10.1515/secm-2015-0525.
M. Y. Solmaz and E. Çelik, “3 Boyutlu Yazıcı Kullanılarak Üretilen Bal Peteği Sandviç Kompozitlerin Basma Yükü Altındaki Performanslarının Araştırılması,” Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilim. Derg., vol. 30, no. 1, pp. 277–286, 2018.
B. Kiyak and M. O. Kaman, “Hücre Boşlukları Köpük ile Doldurulmuş Kompozit Sandviç Levhaların Basma ve Eğilme Dayanımlarının İncelenmesi Investigation of Compressive and Bending Strength of Foam Filled Composite Sandwich Plates,” vol. 31, no. 1, pp. 47–52, 2019.
C. Chen, Y. Li, Y. Gu, M. Li, and Z. Zhang, “Effect of MWCNTs added by electrostatic flocking method on adhesion of carbon fiber prepreg/Nomex honeycomb sandwich composites,” Mater. Des., vol. 127, pp. 15–21, 2017, doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.04.025.
Y. Zhou, Y. Xu, H. Liu, Y. Guo, X. Yi, and Y. Jia, “Debonding identification of Nomex honeycomb sandwich structures based on the increased vibration amplitude of debonded skin,” Compos. Part B Eng., vol. 200, p. 108233, 2020, doi: https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2020.108233.
M. Jean-St-Laurent, M.-L. Dano, and M.-J. Potvin, “Compression after impact behavior of carbon/epoxy composite sandwich panels with Nomex honeycomb core subjected to low velocity impacts at extreme cold temperatures,” Compos. Struct., vol. 261, p. 113516, 2021, doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.113516.
T. Fiedler and A. Öchsner, “Experimental analysis of the flexural properties of sandwich panels with cellular core materials,” Materwiss. Werksttech., vol. 39, no. 2, pp. 121–124, Feb. 2008, doi: https://doi.org/10.1002/mawe.200700269.
G. G. Galletti, C. Vinquist, and O. S. Es-Said, “Theoretical design and analysis of a honeycomb panel sandwich structure loaded in pure bending,” Eng. Fail. Anal., vol. 15, no. 5, pp. 555–562, 2008, doi: https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2007.04.004.
J. Banghai, L. Zhibin, and L. Fangyun, “Failure mechanism of sandwich beams subjected to three-point bending,” Compos. Struct., vol. 133, pp. 739–745, 2015, doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2015.07.056.
S. Shi, Z. Sun, X. Hu, and H. Chen, “Flexural strength and energy absorption of carbon-fiber–aluminum-honeycomb composite sandwich reinforced by aluminum grid,” Thin-Walled Struct., vol. 84, pp. 416–422, 2014, doi: https://doi.org/10.1016/j.tws.2014.07.015.
M. Chuda-Kowalska, Z. Pozorski, and A. Garstecki, “Experimental determination of shear rigidity of sandwich panels with soft core,” 10th Int. Conf. Mod. Build. Mater. Struct. Tech., no. November 2014, pp. 56–63, 2010.
M. O. Kaman, M. Y. Solmaz, and K. Turan, “Experimental and numerical analysis of critical buckling load of honeycomb sandwich panels,” J. Compos. Mater., vol. 44, no. 24, pp. 2819–2831, 2010, doi: 10.1177/0021998310371541.
E. Çelik, “3 Boyutlu Yazıcı Kullanılarak Üretilen Bal Peteği Sandviç Kompozitlerin Mekanik Performanslarının Araştırılması,” M.S. thesis, Department of Mechanical Engineering, Fırat University, 2019.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Mechanical Engineering

Journal Section

Research Article

Authors

Cenk Yanen ^*
0000-0002-5092-8734
Türkiye

Eyüp Çelik This is me
0000-0003-1914-375X
Türkiye

Murat Yavuz Solmaz
0000-0001-6394-0313
Türkiye

Publication Date

December 30, 2021

Submission Date

June 23, 2021

Acceptance Date

July 14, 2021

Published in Issue

Year 2021 Volume: 10 Number: 2

IZ

https://izlik.org/JA63YW73FY

APA

Yanen, C., Çelik, E., & Solmaz, M. Y. (2021). Çekirdek Malzemesi Ergiyik Biriktirme Yöntemi ile Üretilen Bal Peteği Sandviç Kompozitlerin Eğilme Dayanımlarının İncelenmesi. Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 10(2), 147-162. https://izlik.org/JA63YW73FY

AMA

1.Yanen C, Çelik E, Solmaz MY. Çekirdek Malzemesi Ergiyik Biriktirme Yöntemi ile Üretilen Bal Peteği Sandviç Kompozitlerin Eğilme Dayanımlarının İncelenmesi. DUFED. 2021;10(2):147-162. https://izlik.org/JA63YW73FY

Chicago

Yanen, Cenk, Eyüp Çelik, and Murat Yavuz Solmaz. 2021. “Çekirdek Malzemesi Ergiyik Biriktirme Yöntemi Ile Üretilen Bal Peteği Sandviç Kompozitlerin Eğilme Dayanımlarının İncelenmesi”. Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 10 (2): 147-62. https://izlik.org/JA63YW73FY.

EndNote

Yanen C, Çelik E, Solmaz MY (December 1, 2021) Çekirdek Malzemesi Ergiyik Biriktirme Yöntemi ile Üretilen Bal Peteği Sandviç Kompozitlerin Eğilme Dayanımlarının İncelenmesi. Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 10 2 147–162.

IEEE

[1]C. Yanen, E. Çelik, and M. Y. Solmaz, “Çekirdek Malzemesi Ergiyik Biriktirme Yöntemi ile Üretilen Bal Peteği Sandviç Kompozitlerin Eğilme Dayanımlarının İncelenmesi”, DUFED, vol. 10, no. 2, pp. 147–162, Dec. 2021, [Online]. Available: https://izlik.org/JA63YW73FY

ISNAD

Yanen, Cenk - Çelik, Eyüp - Solmaz, Murat Yavuz. “Çekirdek Malzemesi Ergiyik Biriktirme Yöntemi Ile Üretilen Bal Peteği Sandviç Kompozitlerin Eğilme Dayanımlarının İncelenmesi”. Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 10/2 (December 1, 2021): 147-162. https://izlik.org/JA63YW73FY.

JAMA

1.Yanen C, Çelik E, Solmaz MY. Çekirdek Malzemesi Ergiyik Biriktirme Yöntemi ile Üretilen Bal Peteği Sandviç Kompozitlerin Eğilme Dayanımlarının İncelenmesi. DUFED. 2021;10:147–162.

MLA

Yanen, Cenk, et al. “Çekirdek Malzemesi Ergiyik Biriktirme Yöntemi Ile Üretilen Bal Peteği Sandviç Kompozitlerin Eğilme Dayanımlarının İncelenmesi”. Dicle Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, vol. 10, no. 2, Dec. 2021, pp. 147-62, https://izlik.org/JA63YW73FY.

Vancouver

1.Cenk Yanen, Eyüp Çelik, Murat Yavuz Solmaz. Çekirdek Malzemesi Ergiyik Biriktirme Yöntemi ile Üretilen Bal Peteği Sandviç Kompozitlerin Eğilme Dayanımlarının İncelenmesi. DUFED [Internet]. 2021 Dec. 1;10(2):147-62. Available from: https://izlik.org/JA63YW73FY

DUFED is indexed/abstracted/enlisted in

DUFED is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

DUFED is a diamond open-access journal which means that all content is freely available without charge to the user or his/her institution. Users are allowed to read, download, copy, distribute, print, search, or link to the full texts of the articles, or use them for any other lawful purpose, without asking prior permission from the publisher or the author. This is in accordance with the BOAI definition of open access. In addition, authors are not charged article processing fees or publication fees - no fees whatsoever. Importantly, authors retain the copyright of their work and allow it to be shared and reused, provided that it is correctly cited.

https://doi.org/10.55007/dufed.xxxxxxx

Çekirdek Malzemesi Ergiyik Biriktirme Yöntemi ile Üretilen Bal Peteği Sandviç Kompozitlerin Eğilme Dayanımlarının İncelenmesi

Abstract

Keywords

Investigation of the Bending Strength of Honeycomb Sandwich Composites Produced by Fused Deposition Modeling

Abstract

Keywords

References

Details

Primary Language

Subjects

Journal Section

Authors

Publication Date

Submission Date

Acceptance Date

Published in Issue

IZ

Cite