INVESTIGATION OF THE PROPERTIES OF GYPSUM BRIQUETTES PRODUCED BY ADDITIVE MANUFACTURING METHOD

Year 2022, , 469 - 475, 31.12.2022

Tayfun Uygunoğlu , Feyza Çetingül

https://doi.org/10.46519/ij3dptdi.1176518

Abstract

The slump functionality, extrudability and viscosity of a mortar which is used as a filament for 3D printers is vital in terms of printability. During the research, the fresh state properties and the hardened state properties of the gypsum briquette samples which are made of gypsum-based mortar to be used for the additive manufacturing method and has completed thair curing period are analyzed. First of all, the experiment of the fresh state of the gypsum-based mortar is completed. Then, the gypsum briquettes were printed as 140 mm long, 70 mm wide, layer thickness of 10 mm and with 7 total number of layer. Afterwards, the hardened state experiments were applied according to one, seven and twenty-eight day-long curing time. Therefore, the experiment of extrudability shows that the fresh state mortar can flow 400 mm without clogging and breaking, and its spreading diameter is measured as 154,2 mm. The compressive strengths are determined by applying three different direction and using different curing period. The bond strength between layers was obtained as 37% of the compressive strength.

Keywords

Additive Manufacturing, Gypsum Briquette, Physical-Mechanical Properties.

EKLEMELİ İMALAT YÖNTEMİYLE ÜRETİLMİŞ ALÇI BRİKETLERİN ÖZELİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI

Abstract

3D yazıcılar için kullanılan harcın yayılma özelliği, ekstrüzyon yapılabilirliği, viskozitesi yazdırılabilirlik açısından büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada, eklemeli imalat yöntemi için kullanılacak olan alçı bazlı harcın taze hal özellikleri, yazdırılıp alçı briket haldeki numunelerin kür süreleri tamamlandıktan sonraki sertleşmiş hal özellikleri incelenmiştir. Alçı harcının ilk olarak taze haldeki deneyleri yapılmıştır. Daha sonra alçı briketler 140 mm uzunluğunda 70 mm genişliğinde, katman kalınlıkları 10 mm ve 7 katmanlı olarak yazdırılmıştır. 1, 7 ve 28 günlük kür sürelerine göre sertleşmiş haldeki deneyleri uygulanmıştır. Elde edilen bulgulara göre taze harç esktüride edilebilirlik deneyi sonucunda tıkanma ve kopma olmadan 400 mm mesafeyi akabilmiştir, aynı harcın yayılma çapı 154,2 mm ölçülmüştür. Basınç dayanımları farklı kür zamanlarında ve 3 farklı yönde uygulanarak belirlenmiştir. Yazdırma yönünün basınç dayanımı en yüksek olarak tespit edilmiştir. Katmanlar arası bağ dayanımı basınç dayanımının %37’si kadar elde edilmiştir.

Keywords

Eklemeli İmalat, Alçı Briket, Fiziksel-Mekanik Özellik., Additive Manufacturing, Gypsum Briquette, Physical-Mechanical Properties.

References

• 1. Özer, G., “Eklemeli üretim teknolojileri üzerine bir derleme”, Nigde Omer Halisdemir University Journal of Engineering Sciences, Vol. 9, Issue 1, Pages 606-621, 2020.
• 2. Erener, Ş., Boz, S., “Modern Üretim Tekniklerinde Eklemeli İmalat Sistemlerinin Yeri ve Kullanım Alanları”, TJFDM, Vol. 3, Issue 1, Pages 47-56, 2021.
• 3. Uygunoğlu, T., Topçu, İ.B., Ergür, Ö., “3B yazıcı ile baskılanmış uçucu kül katkılı harçların rötre özelliklerinin araştırılması”, International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, Vol. 6, Issue 1, Pages 143-148, 2022.
• 4. Uygunoğlu, T., Barlas Özgüven, S., Topçu, İ.B., “3d teknolojisi ile yapı malzemesi üretimindeki gelişmeler”, International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, Vol. 3, Issue 3, Pages 279-288, 2019.
• 5. TS EN 12859, Alçı bloklar - Tarifler, gerekler ve deney yöntemleri, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 2011.
• 6. Liu, C., Gao, J.,Tang, Y., Chen, X., “Preparation and characterization of gypsum-based materials used for 3D robocasting”, Journal of Materials Science, Vol. 53, Pages 16415–16422, 2018.
• 7. Gürdal, E., Acun, S., “Alçı malzemelerinin taşıyıcılık özellikleri”, Türkiye Mühendislik Haberleri, Cilt 5, Sayı 427, 2003.
• 8. Gong, L., Zhou, Y., Zheng, L., Yuang, P.F., “Extrusıon-based 3d prıntıng for recyclable gypsum”, Proceedings of the 27th CAADRIA Conference, Sydney, 9-15 April, Pages 273-282, 2022.
• 9. Huang, J., Duan, B., Cai, P., Manuka, M., Hu, H., Hong, D.Z., Cao, R., Jian, S., Ma, B., “On-demand setting of extrusion-based 3d printing gypsum using a heat-induced accelerator”, Construction and Building Materials, Vol. 304, 124624, 2021.
• 10. Ma, B., Jiang, Q., Huang, J., Wang, X., Leng, J., “Effect of different silica particles on flowability of gypsum powder for 3D powder printing”, Construction and Building Materials, Vol. 217, Pages 394-402, 2019.
• 11. Eydivand, M.A., Hashjin, M.S., Farzad, A., “Effect of technical parameters on porous structure and strength of 3d printed calcium sulfate prototypes”, Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, Vol. 37, Pages 57-67, 2016.
• 12. Uygunoğlu, T, Barlas Özgüven, S.,“3D Beton Yazıcılar İçin Tasarlanan Harçlarının Ekstrüde Edilebilirlikleri”, El-Cezerî Fen ve Mühendislik Dergisi, Cilt 8, Sayı 1, 410-420, 2021.
• 13. Şahin, O., “Development of construction demolition waste-based geopolymeric composites suitable for three-dimensional additive manufacturing”, Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı , 196s, 2021.
• 14. Shakor, P., Nejadi, S., Paul, G., Sanjayan, J., “Dimensional accuracy, flowability, wettability, and porosity in inkjet 3DP for gypsum and cement mortar materials”, Automation in Construction, Vol. 110, 102964, 2020.
• 15. Aranda, B., Guillou, O., Lanos, C., Daiguebonne, C., Freslon, S., Tessier, C., Laurans, M., Baux, C., “Effect of multiphasic structure of binder particles on the mechanical properties of a gypsum-based material”, Construction and Building Materials, Vol. 102, Pages 175-181, 2016.
• 16. Le, T.T., Austin, S.A., Lim, S., Buswell, R.A., Law, R., Gibb, A.G.F., Thorpe, T., "Hardened properties of high-performance printing concrete", Cement and Concrete Research, Vol. 42, 558–566, 2012.