FDM ile Üretilen PET-G Malzemenin Üretim Sıcaklığı ve Hızının Boyutsal Doğruluğa Etkisi

Abstract

Son yıllarda imalat teknolojileri arasında, talaşlı imalatla birlikte eklemeli imalat da yer edinmeye başladığı görülmektedir. Üç boyutlu yazıcı ile imalat olarak da adlandırılan eklemeli imalat, makine tasarımı ve imalatında kullanılmaktadır. Bu imalat tekniği ile nihai parça üretiminin yanı sıra prototip uygulamalarında da faydalanılmaktadır. Ergiyik biriktirme tekniği (FDM) ise popüler eklemeli imalat teknolojilerinden biridir. Bu yöntemle imalatta ABS (Akrilonitril Bütadin Stiren), PLA (Polilaktik Asit), PET-G (Polietilen Tereftalat-geliştilmiş) gibi çeşitli polimerler kullanılmaktadır. İmalat parametreleri, üretilen parçanın mukavemetini ve yüzey özelliklerini doğrudan etkilemektedir. Üç boyutlu yazıcı ile imalatta önemli üretim sınırlarından biri de boyutsal doğruluktur. Mümkün olan en iyi toleransta parça imalatı sağlayabilmek için, üretim parametrelerinin doğru olarak belirlenerek uygulanması gereklidir. Bu sebeple, yazdırma hızı, yazdırma sıcaklığı, yatak sıcaklığı gibi çeşitli yazdırma parametreleri incelenerek boyutsal doğruluğun artırılması sağlanmalıdır. Bu çalışmada, PET-G malzemeden 5, 10,15 mm çapında içi boş ve dolu numuneler, ergiyik biriktirme tekniği ile çeşitli yazdırma sıcaklıklarında (220 ^oC ve 240 ^oC) ve yazdırma hızlarında (30 mm/s ve 40 mm/s) üretilerek boyutsal doğruluğu deneysel olarak incelenmiştir. Özellikle yazdırma sıcaklığının boyutsal doğruluğu etkilediği sonuçlarla ortaya konmuştur.

Keywords

• 3B yazıcı,boyutsal doğruluk,Eklemeli imalat,Fused Deposition Technique,PET-G

References

1. J. Gardan, “Additive manufacturing technologies: state of the art and trends”, International Journal of Production Research, vol. 54, no. 10, pp. 3118-3132, 2015.
2. T, Wohlers, T. Caffrey, “Additive Manufacturing and 3D Printing State of the Industry Annual Worldwide Progress Report 2014”, Wohlers Association, 2013.
3. Z. A. Latiff, M.R.A Rahman, F. Saad, “Dimensional accuracy evaluation of rapid prototyping fused deposition modelling process of FDM200mc machine on basic engineering profile”, Applied Mechanics and Materials (AMM), vol. 465, pp. 96-100, 2013.
4. P. Jain, A. M. Kuthe, “Feasibility Study of Manufacturing Using Rapid Prototyping: FDM Approach”, Procedia Engineering, vol. 63, pp. 4-11, 2013.
5. A.B. Martínez, N. León, D. Arencón, J. Rodríguez, A. Salazar, “On the effect of the different notching techniques on the fracture toughness of PETG”, Polymer Testing, vol. 32, no. 7, pp.1244-1252, 2013.
6. A. Boschetto, L. Bottini, “Design for manufacturing of surfaces to improve accuracy in Fused Deposition Modeling”, Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, vol.37, pp.103-114, 2016.
7. A. Garg, A. Bhattacharya, and A. Batish, “On Surface Finish and Dimensional Accuracy of FDM Parts after Cold Vapor Treatment”, Materials and Manufacturing Processes, vol.31, 4, 2015.
8. M. Kaveh, M. Badrossamay, E. Foroozmehr, A.H. Etefagh, “Optimization of the printing parameters affecting dimensional accuracy and internal cavity for HIPS material used in fused deposition modeling processes”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 226, pp. 280-286, 2015.

9. Z.A. Latiff, M. Rahman, and F. Saad, “Dimensional Accuracy Evaluation of Rapid Prototyping Fused Deposition Modeling Process of FDM200mc Machine on Basic Engineering Profiles”, In Applied Mechanics and Materials Vol. 465, pp 96-100, 2014.
10. T. Nancharaiah, D.R. Raju, V.R. Raju, “An experimental investigation on surface quality and dimensional accuracy of FDM components” International Journal on Emerging Technologies, Vol. 1, pp 106-111, 2010.
11. R.K. Sahu, S. Mahapatra, and A.K. Sood, “A Study on Dimensional Accuracy of Fused Deposition Modeling (FDM) Processed Parts using Fuzzy Logic”, Journal for Manufacturing Science and Production, Vol. 13, pp.183-197, 2013.
12. A.K. Sood, A. Equbal, V. Toppo, R. Ohdar, S. Mahapatra, “An investigation on sliding wear of FDM built parts”, CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, Vol. 5, pp. 48-54, 2012.
13. M. Kaveh, M. Badrossamay, E. Foroozmehr, A. H. Etefagh, “Optimization of the printing parameters affecting dimensional accuracy and internal cavity for HIPS material used in fused deposition modeling processes”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 226, pp. 280-286, 2015.
14. A. Nickel, D. Barnett, F. Prinz, “Thermal stresses and deposition patterns in layered manufacturing”, Materials Science and Engineering: A, Vol. 317(1-2), pp. 59-64, 2001.
15. C. Bellehumeur, L. Li, Q. Sun, P. Gu, “Modeling of bond formation between polymer filaments in the fused deposition modeling process”, Journal of Manufacturing Processes, Vol.6, No. 2, pp. 170-178, 2004.
16. H. Ramanath, C. Chua, K. Leong, K. Shah, “Melt flow behaviour of poly-ε-caprolactone in fused deposition modelling”, Journal of Materials Science: Materials in Medicine, Vol. 19, No.7, pp. 2541-2550, 2008.
17. M. Nikzad, S Masood, I. Sbarski, “Thermo-mechanical properties of a highly filled polymeric composites for fused deposition modeling”, Materials & Design, Vol. 32, No. 6, pp. 3448-3456, 2011.
18. M. D. Monzón, I Gibson, A.N. Benítez, L. Lorenzo, P.M. Hernandez, M. D. Marrero, “Process and material behavior modeling for a new design of micro-additive fused deposition”, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 67, No. 9-12, pp. 2717-2726, 2013.
19. M. Alhubail, “Statistical-based optimization of process parameters of fused deposition modelling for improved quality”, Ph.D. Thesis, University of Portsmouth, 2012.
20. R. Jerez-Mesa, G. Gomez-Gras, J. A. Travieso-Rodriguez, V. Garcia-Plana, “A comparative study of the thermal behavior of three different 3D printer liquefiers”, Mechatronics, Vol. 56, pp. 297-305, 2018.