Experimental analysis of material selection of samples printed with different parameters from multidimensional printers

Year 2021, Volume: 11 Issue: 3, 663 - 674, 15.07.2021

Kadir Bekar , Ufuk Çifci , Arif Özkan

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.743772

Cited By: 1

Abstract

With the rapid development of technology, 3D (three-dimensional) printing technologies also take their place in our daily lives as a part of this development in terms of printing material or spare parts variety, software and application. As a result of current developments, FDM (fused accumulation modeling) technology, which is more accessible due to its lower costs, is becoming widespread as a first example and hobby. In this study, using the FDM method, which is one of the 3D printing technologies, the mechanical properties of the samples printed with different filling ratios with ABS (acrylonitrile butadiene styrene) and PLA (polylactic acid), which are the most common materials to use, were experimentally investigated. Various suggestions are presented regarding the usability of the prints obtained with 3D printing technology according to the material types. In this context; It was concluded that PLA material provides higher tensile strength compared to ABS material, and ABS material has lower flexural strength compared to PLA material.

Keywords

3D printing, Manufacturing, Manufacturing parameters, Material

Çok boyutlu yazıcılardan baskısı farklı parametrelerle alınan numunelerin malzeme seçiminin deneysel analizi

Abstract

Teknolojinin hızlı bir şekilde gelişmesi ile birlikte 3B (üç boyutlu) yazdırma teknolojileri de gerek baskı materyali veya yedek parça çeşitliliği gerekse de yazılım ve uygulama bakımından bu gelişimin bir parçası olarak günlük hayatımızda yerini almaktadır. Mevcut gelişmeler sonucunda uygunlaşan maliyetleri sebebi ile ulaşılabilirliği daha mümkün olan FDM (kaynamış birikim modelleme) teknolojisinin ilk örnek ve hobi olarak kullanımı yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmada 3B yazdırma teknolojilerinden biri olan FDM yönteminden yararlanılarak, kullanımı en yaygın materyaller olan ABS (akrilonitril bütadien stiren) ve PLA (polilaktik asit) ile farklı doluluk oranlarına sahip baskısı alınan numunelerin mekanik özellikleri deneysel olarak incelenmiştir. 3B yazdırma teknolojisi ile elde edilen baskıların malzeme türlerine göre kullanılabilirliğine dair çeşitli öneriler sunulmuştur. Bu kapsamda; PLA materyalinin ABS materyaline kıyasla daha yüksek çekme dayanımı sağladığı, ABS materyalinin PLA materyaline kıyasla daha düşük eğilme dayanımı gösterdiği sonucuna varılmıştır.

Keywords

3B yazdırma, İmalat, İmalat parametreleri, Malzeme

References

• Arı, A. (2016). Beş parmaklı protez robot el. Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
• ASTM International: Standards and Publications. (2020, 05 January). Acsess adress https://www.astm.org/Standard/standards-and-publications.html.
• Aydın, L. (2014). Üç boyutlu yazıcıyla ayak bileği ortezinin tasarımı ve geliştirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Kocaeli.
• Bekar, K., Çifci, U. ve Özkan, A. (2020). 3D yazdırma teknolojileri ile farklı parametre ve materyaller ile baskısı alınan numunelerin çekme dayanımı üzerine etkisi: Literatür araştırması. International Marmara Sciences Congress (Spring 2020) (ss. 778-787). Kocaeli.
• Berman, B. (2012). 3-D printing: The new ındustrial revolution. Business Horizons, 55(2), 155–162. https://doi.org/10.1016/j.bushor.2011.11.003
• Boyacı, N. (2010). İmalat için tasarım ve temel kurallarının incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü, Gebze.
• Campbell, I., Bourell, D. and Gibson, I. (2012). addvite manufacturing rapid prototyping comes of age. Rapid Prototyping Journal, 18(4), 255‐258. https://doi.org/10.1108/13552541211231563
• Çelik, D. (2015). Üç boyutlu yazıcı tasarımı, prototipi ve tersine mühendislik uygulamaları. Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük.
• Çelik, K. ve Özkan, A. (2017). Eklemeli imalat yöntemleri ile üretim ve onarım uygulamaları. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 5(1), 107–121.
• Çifci, U., Özkan, A. ve Akgül, İ. (2018). Üç boyutlu tasarım ve imalat teknolojilerinin imalat için tasarıma olan etkilerinin incelenmesi. 3rd International Congress on 3D Printing (Additive Manufacturing) Technologies and Digital Industry (ss. 486–493). Antalya.
• Çifci, U., Özkan, A. ve Akgül, İ. (2019). Üç boyutlu yazdırma teknolojilerinin maliyet ve destek malzemesi gereksinimleri yönünden kıyaslanması ve ımalat sektöründe uygulanabilirliği. 4th International Congress on 3d Printing (Additive Manufacturing) Technologies and Digital Industry (ss. 482–488). Antalya.
• Çifci, U., Özkan, A. ve Taşdemirci, Ç. (2019). Üç boyutlu yazıcı teknolojilerinin hızlı prototip uygulamaları için farklı materyaller aracılığıyla yüzey pürüzlülüğüne etkilerinin incelenmesi. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 7(3), 1627–1643. https://doi.org/10.29130/dubited.544192
• Çifci, U. (2018b). Üç boyutlu tasarım ve imalat teknolojilerinin imalat için tasarıma olan etkilerinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Düzce Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Düzce.
• Durgun, İ. (2015). Tabakalı hızlı prototipleme yöntemlerinin karşılaştırılması. XIII. Otomotiv ve Yan Sanayi Sempozyumu ve Sergisi (s. 13). İstanbul.
• Ekici, B. ve Yaltırık, H. (2009). FDM (fused deposition modeling) yöntemi ıle çalışan hızlı prototip cihazlarında kullanılan abs filament telin üretilmesi. Makine Tasarım ve İmalat Dergisi, 11(1), 39–34.
• Güneş, M. (2018). Kompozit baskı yapan üç boyutlu yazıcının geliştirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Karabük.
• Gür, Y. (2017). Üç boyutlu masa üstü yazıcı ile matematiksel bir modelden gerçek bir nesnenin dijital üretimi. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 19(2), 237–245. https://doi.org/10.25092/baunfbed.342365
• Hakan Verdu Martinez, E. ve Can, E. (2016). Bilgisayar destekli seramik üretim yöntemi olarak üç boyutlu yazıcılar ve günümüz koşullarında uygulama örneği. Sanat & Tasarım Dergisi, 6(1), 1–14. https://doi.org/10.20488/www-std-anadolu-edu-tr.290760
• Huang, S.H., Liu, P., Mokasdar, A. and Hou, L. (2013). Additive manufacturing and ıts societal ımpact: A literature review. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 67(5–8), 1191–1203. https://doi.org/10.1007/s00170-012-4558-5
• Kalmaz, C. (2020, Mayıs 20). Sigma3D yerli açık kaynak yazıcı. https://3boyutlubaski.com/2020/04/sigma3d-yazici-yapimi-asamalari/
• Kartal, F. (2017). Taguchi metodolojisi ile eriyik yığma modelleme süreci parametrelerinin optimizasyonu. International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, 1(1), 49–56.
• Korkmaz, B. (2014). 3B Yazıcı: Atlantik ve avrasya rekabetinde yeni bir faktör. U.Ü. Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 7(2), 17–30.
• Kun, K. (2016). Reconstruction and development of a 3d printer using fdm technology. Procedia Engineering, 149(2016), 203–211. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.06.657
• K, Demir., E.B., Çaka, C., Tuğtekin, U., Demir, K., İslamoğlu, H. ve Kuzu, A. (2016). Üç boyutlu yazdırma teknolojilerinin eğitim alanında kullanımı: Türkiye’deki uygulamalar. Ege Eğitim Dergisi, 17(2), 481–503. https://doi.org/10.12984/egeefd.280754
• Maden, H., Kamber, Ö., Dipcin, E., Uğur, H., Özsarıkaya, B. ve İğneci, A. (2016). FDM Teknoloji ıle üretilen prototip parçalarının hataları ve hataların önlenmesi. 3 Boyutlu Baskı Teknolojileri Uluslararası Sempozyumu (ss. 56–59). İstanbul.
• Madhavan Nampoothiri, K., Nair, N.R. and John, R.P. (2010). An overview of the recent developments in polylactide (pla) research. Bioresource Technology, 101(22), 8493–8501. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.05.092
• Murariu, M., Laure-Dechief, A., Paint, Y., Ramy-Ratiarison, R., Dubois, P. and Marie-Raquez, J. (2014). Recent advances in production of poly(lactic acid) (pla) nanocomposites: A versatile method to tune crystallization properties of pla. Nanocomposites, 1(2), 71–82. https://doi.org/10.1179/2055033214Y.0000000008
• Novakova-Marcincinova, L., Novak-Marcincin, J., Barna, J. and Torok, J. (2012). Special materials used in fdm rapid prototyping technology application. INES 2012 - IEEE 16th Int. Conf. Intell. Eng. Syst. Proc. (pp. 73–76). Lizbon. https://www.doi.org/10.1109/INES.2012.6249805
• Olivera, S., Muralidhara, H.B., Venkatesh, K., Gopalakrishna, K. and Vivek, C.S. (2016). Plating on acrylonitrile–butadiene–styrene (abs) plastic: A review. Journal of Materials Science, 51(8), 3657–3674. https://doi.org/10.1007/s10853-015-9668-7
• Rayna, T. and Striukovai, L. (2009). The ımpact of 3d printing technologies on business model ınnovation. Digital Enterprise Design and Management, 3(2), 358–369. https://doi.org/10.1007/978-3-319-04313-5_11
• Rindfleisch, A., Hern, M. and Sachdev, V. (2017). The digital revolution, 3d printing, and ınnovation as data. The Journal of Product Innovation Management, 34(5), 681–90. https://doi.org/10.1111/jpim.12402
• Satyanarayana, B. and Prakash, K.J. (2015). Component replication using 3d printing technology. Procedia Materials Science, 10(2015), 263–269. https://doi.org/10.1016/j.mspro.2015.06.049
• Sigma3D-PowerABS Fiziksel, Mekanik ve Termal Özellikleri. (2020a, 10 Nisan). Erişim adresi https://sigma3dprinter.com/belgeler/powerabs-test-sonuçlari.pdf.
• Sigma3D-PowerPLA TDS. (2020b, 10 Nisan). Erişim adresi https://sigma3dprinter.com/belgeler/PowerPLA TDS.pdf.
• Wong, J.Y. and Pfahnl, A.C. (2014). 3D Printing of surgical ınstruments for long-duration space missions. Aviation, Space, and Environmental Medicine, 85(7), 758–763. https://doi.org/10.3357/ASEM.3898.2014
• Wong, K. and Hernandez, A. (2012). A review of additive manufacturing. 2012 ISRN Mechanical Engineering. (pp. 1–10). https://doi.org/10.5402/2012/208760
• Yampolskiy, M., Skjellum, A., Kretzschmar, M., Overfelt, R.A., Sloan, K.R. and Yasinsac, A. (2016). using 3d printers as weapons. International Journal of Critical Infrastructure Protection. 14(2016), 58–71. https://doi.org/10.1016/j.ijcip.2015.12.004
• Wikimedia File: FDM by Zureks Png. (2018, 21 May). Access adress https://commons.wikimedia.org/wiki/File:FDM_by_Zureks.png