DİKEY EKSTRÜZYON (FİLAMENT) SİSTEMİ TASARIM VE PROTOTİP İMALATI

Year 2018, Volume: 2 Issue: 1, 1 - 10, 13.03.2018

MUSTAFA Aydın , BURAK Güler KERİM Çetinkaya

Abstract

Bu çalışmanın amacı günümüzde oldukça yaygın
olarak kullanılan masa üstü üç boyutlu yazıcılar için granül plastik hammaddeden
filament üretebilen dikey tip bir extruder tasarımı ve prototip üretimidir. Ekstruder
sisteminde granül hammadde gövde içerisine vidalı mil ile iletilmektedir. Granül
hammadde sistemin ucundaki rezistans ısıtmalı 1.75 mm nozül çıkışında eriyerek filament
şeklini almaktadır. Filament çıkış anında fan yardımı ile soğutulur. Sistem dikey
bir gövdeye sahip olduğundan eriyen granül malzemenin herhangi bir zorlama kuvvetine
gerek olmadan doğal bir şekilde yerçekimi kuvveti ile akması sağlanmıştır.
Filament sarma makarası arduino kontrol kartı, adım motoru ve flament
uzunluğunu algılayan bir sensör yardımıyla kontrol edilmiştir. Tasarlanan
extruder ile üretilen PLA filament ve piyasadan temin edilen ticari filamentler
kullanılarak çekme testi deneyi numuneleri basılmış ve çekme testi deneyleri
gerçekleştirilmiştir. Ayrıca sistemin saatteki tükettiği toplam elektrik
enerjisi, hammadde işleme kapasitesi ve malzeme başına tükettiği enerji
ölçülmüştür.

Keywords

Granül, PLA filament

VERTİCAL EKSTRUSİON (FILAMENT) SYSTEM DESIGN AND PROTOTYPING

Abstract

The aim of this study is to design a desktop and small scale
extruder which works on vertical axis and produces filaments using
thermoplastic granules. Thermoplastic materials were moved into nozzle by
screwed shaft in designed extruder. After granules were melted at the outlet of
the nozzle by heating band, 1.75mm diameter filaments were produced and cooled
by fan. Flowing of the melted plastic materials was achieved without any
external force due to the natural gravity when the extruder placed on vertical
axis. Arduino control card, stepped motor and sensors that measures the length
of the filaments were used to control and trigger the reel holder of the
filaments. Produced PLA filaments by this extruder and commercial PLA filaments
were used to print tensile test specimens and tensile experiments were
performed with these specimens. Consumed electrical power per hour, produced
amount of the filaments and consumed energy per raw material were measured.

Keywords

Granules, PLA filament, Extruder

References

• K. Karakuş, T. Güleç, A. Kaymakçı, T. Aksu, A. Kirit, M. E. Özder, F. Mengeloğlu, “Ekstrüzyon Yöntemi İle Farklı Dolgu Maddeleri Kullanılarak Üretilen Polimer Kompozitlerin Bazı Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisi”, 3. Ulusal Polimer Bilim ve Teknolojisi Kongresi ve Sergisi, 12 – 14 Mayıs 2010, Kocaeli
• B. Tuna, G Özkoç, “Geri Kazanılmış PLA’nın Özelliklerinin Reaktif Ekstrüzyon Yöntemi ile İyileştirilmesi: “Model Çalışma””, IV.Ulusal Polimer Bilim ve Teknoloji Kongresi, 5-8 Eylül 2012 Çanakkale PIR-1
• G. Gören, M. Balaban, O. Yılmaz, K. Kırkköprü, M. Doğu, “Plastik Boru Üretimi İçin Spiral Kanallı Ekstrüzyon Kalıbının Sistematik Tasarımı”, 3. Ulusal Polimer Bilim ve Teknolojisi Kongresi ve Sergisi, 12 – 14 Mayıs 2010, Kocaeli
• A. Koyun, A. N. Akdoğan, “Plastik Ekstrüzyon Vidalarında Aşınma ve Yorulma Davranışlarının Nedenleri Ve Çözüm Önerileri”, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 2006 (3) 65-71
• S. Ulutan, G. B. İzmirli, E. Göktepe, “Yüsek Yoğunluklu Polietilenden Geri Dönüşüm Sonrası Üretilen Boruların Mekanik ve Yapısal Özellikleri”, 6. Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 7-10 Eylül 2004, İzmir
• Oktay, K. 2015. “Ergitmeli yığma yöntemiyle üretim yapan 3D yazıcılarda çift filament süren ekstruder tasarımı”. Yüksek Lisans Tezi. İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul
• S. Sayer, E. Özkan, “Seramiklerin ve Polimerlerin Üretimindeki Benzerlikler ve Kombinasyonları”, Bilim – Teknoloji Dergisi, Eylül-Ekim / 2007/ No.22
• Yang, W., Fortunati, E., Dominici, F., Kenny, J. M., & Puglia, D. (2015). “Effect of processing conditions and lignin content on thermal, mechanical and degradative behavior of lignin nanoparticles/polylactic (acid) bionanocomposites prepared by melt extrusion and solvent casting”. European Polymer Journal, 71, 126-139.
• Namiki, M., Ueda, M., Todoroki, A., Hirano, Y., & Matsuzaki, R. (2014). “3D Printing of Continuous Fiber Reinforced Plastic”. Proceedings of the Society of the Advancement of Material and Process Engineering.
• Jonoobi, M., Harun, J., Mathew, A. P., & Oksman, K. (2010). “Mechanical properties of cellulose nanofiber (CNF) reinforced polylactic acid (PLA) prepared by twin screw extrusion”. Composites Science and