Farklı Baskı Açıları ve Dolgu Oranlarında Üretilen Polilaktik Asit Plakalarla Birleştirilmiş Yapıştırma Bağlantılarının Deneysel Analizi

Year 2024, , 789 - 801, 18.06.2024

Kürşat Gültekin , Batuhan Özakın , Furkan Yüksel , Emircan Danışmaz

https://doi.org/10.31466/kfbd.1436278

Abstract

Sunulan çalışmada, farklı baskı açıları ve dolgu oranlarında üretilmiş PLA bağlantı numuneleriyle üretilmiş yapıştırma bağlantılarında bindirme uzunluğunun hasar davranışı üzerine etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmanın motivasyonu doğrultusunda, iki farklı açıda (0° ve 45°) ve iki farklı dolgu oranında (%100 ve %75) PLA numuneler üretilmiştir. Üretilen numuneler kullanılarak 12,5 mm, 25 mm ve 37,5 mm bindirme uzunluğuna sahip tek tesirli bağlantı numuneleri üretilmiştir. Farklı açı ve dolgu oranlarında üretilen bulk PLA numunelerin mekanik özellikleri ASTM D638 standardına uygun olarak çekme testi ile belirlenmiştir. Üretilen bağlantı numunelerinin mekanik özellikleri ise ASTM D1002 standardı dikkate alınarak belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde, dolgu oranı ve baskı açısının bulk numunelerin mekanik özellikleri üzerine önemli etkisinin olduğunu, bu doğrultuda üretilen bağlantı numunelerinin hasar yüklerinin de dolgu oranı ve baskı açısına bağlı olarak değiştiği gözlemlenmiştir. 0° ve 45° baskı açılarında üretilen bulk numunelerde doluluk oranının %75’den %100’e çıkmasıyla çekme dayanımlarının sırasıyla yaklaşık %6,3 ve %7,4 oranında arttığı belirlenmiştir. Bununla birlikte, bindirme uzunluğunun artması ile hasar yükünün arttığı deneysel çalışmalardan belirlenmiştir. 0° baskı açısı ve %100 doluluk oranında PLA numuneler kullanılarak üretilen bağlantı numunelerinde, bindirme uzunluğu 12,5 mm’den 25 ve 37,5 mm’ye artmasıyla bağlantıların hasar yüklerinin sırasıyla yaklaşık %56 ve %117 oranında arttığı belirlenmiştir.

Keywords

Yapıştırma bağlantıları, Polilaktik asit, Çekme testi, Hasar yükü

Experimental Analysis of Adhesive Joints Bonded with Polylactic Acid Plates Produced with Different Printing Angles and Infill Ratios

Abstract

In the presented study, the effect of overlap length on the damage behavior in adhesive joints produced with polylactic acid (PLA) joint samples produced at different printing angles and filling ratios was experimentally examined. In line with the motivation of the study, PLA samples were produced at two different angles (0° and 45°) and two different infill ratios (100% and 75%). Single-lap joint samples with 12.5 mm, 25 mm and 37.5 mm overlap lengths were produced using the produced PLA samples. The mechanical properties of bulk PLA samples produced at different angles and filling ratios were determined by tensile testing in accordance with the ASTM D638 standard. The mechanical properties of the produced adhesively bonded joint PLA samples were determined considering the ASTM D1002 standard. When the results obtained were evaluated, it was observed that the filling ratio and printing angle had a significant effect on the mechanical properties of bulk PLA samples, and the failure loads of the joint samples produced in this direction also varied depending on the infill ratio and printing angle. It was determined that the tensile strengths of bulk samples produced at 0° and 45° printing angles increased by approximately 6.3% and 7.4%, respectively, as the infill ratio increased from 75% to 100%. Moreover, it has been determined from experimental studies that the failure load increases with increasing overlap length. In the joint samples produced using PLA samples with a 0° printing angle and 100% infill ratio, it was determined that the failure loads of the joints increased by approximately 56% and 117%, respectively, as the overlap length increased from 12.5 mm to 25 and 37.5 mm.

Keywords

Adhesive joints, Polylactic acid, Tensile test, Failure load

References

• Algarni, M., (2021). The influence of raster angle and moisture content on the mechanical properties of PLA parts produced by fused deposition modeling. Polymers, 13(2), 237.
• Anaç, N., Koçar, O., Hazer, B., (2022). Katmanlı İmalatla Üretilen Parçaların Birleştirilmesinde Yapıştırma Bağlantı Dayanımının İncelenmesi. International Journal Of 3d Printing Technologies And Digital Industry, 6(3), 449-458.
• Brancewicz-Steinmetz, E., Sawicki, J., Byczkowska, P., (2021). The influence of 3D printing parameters on adhesion between polylactic acid (PLA) and thermoplastic polyurethane (TPU). Materials, 14(21), 6464.
• Carbas, R. J. C., Marques, E. A. S., da Silva, L. F. M., Lopes, A. M., (2014). Effect of cure temperature on the glass transition temperature and mechanical properties of epoxy adhesives. The Journal of Adhesion, 90(1), 104-119.
• Choudhury, M. R., Debnath, K., (2021). Improving the mechanical performance of resistance-welded green composite joints using different heating elements. Polymer Testing, 94, 107059.
• Daminabo, S. C., Goel, S., Grammatikos, S. A., Nezhad, H. Y., Thakur, V. K., (2020). Fused deposition modeling-based additive manufacturing (3D printing): techniques for polymer material systems. Materials Today Chemistry, 16, 100248.
• Desai, S. M., Sonawane, R. Y., More, A. P., (2023). Thermoplastic polyurethane for three‐dimensional printing applications: A review. Polymers for Advanced Technologies, 34(7), 2061-2082.
• Dhinakaran, V., Kumar, K. M., Ram, P. B., Ravichandran, M., Vinayagamoorthy, M., (2020). A review on recent advancements in fused deposition modeling. Materials Today: Proceedings, 27, 752-756.
• Gao, W., Zhang, Y., Ramanujan, D., Ramani, K., Chen, Y., Williams, C. B., Zavattieri, P. D., (2015). The status, challenges, and future of additive manufacturing in engineering. Computer-Aided Design, 69, 65-89.
• Gültekin, K., Korkmaz, Y., (2021). AA 2024-T3 Alüminyum Alaşımlarına Uygulanan Farklı Yüzey Hazırlama Ve Pürüzlülük Işlemlerinin Yapıştırma Bağlantılarına Etkisi. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 11(4), 1269-1281.
• Kamer, M. S., Temiz, Ş., Yaykaşli, H., Kaya, A., Akay, O., (2022). Effect of Printing Speed on FDM 3d-Printed Pla Samples Produced Using Different Two Printers. International Journal of 3d Printing Technologies And Digital Industry, 6(3), 438-448.
• Kamer, M. S., Temiz, Ş., (2021). 3 Boyutlu Yazıcıda Abs Ve Pla Filamentler İle Farklı Tabla Ve Nozul Sıcaklıkları Kullanılarak Üretilen Çekme Test Numunelerinin Mekanik Özelliklerinin Araştırılması. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 24(4), 341-358.
• Kaygusuz, B., Özerinç, S., (2018). 3 Boyutlu Yazıcı ile Üretilen PLA Bazlı Yapıların Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi. Makina Tasarım ve İmalat Dergisi, 16(1), 1-6.
• Khan, I., Tariq, M., Abas, M., Shakeel, M., Hira, F., Al Rashid, A., Koç, M., (2023). Parametric investigation and optimisation of mechanical properties of thick tri-material based composite of PLA-PETG-ABS 3D-printed using fused filament fabrication. Composites Part C: Open Access, 12, 100392.
• Khosravani, M. R., Soltani, P., Weinberg, K., Reinicke, T., (2021). Structural integrity of adhesively bonded 3D-printed joints. Polymer Testing, 100, 107262.
• Korkmaz, Y., Gültekin, K., (2023). Improving the mechanical performance of adhesively bonded CFRP composite joints exposed to harsh mediums with the reinforcement of boron nanostructures. Journal of Adhesion Science and Technology, 37(13), 1959-1982.
• Kumar, S., Singh, I., R., Koloor, S. S., Kumar, D., Yahya, M. Y., (2022). On Laminated object manufactured FDM-printed ABS/TPU multimaterial specimens: an insight into mechanical and morphological characteristics. Polymers, 14(19), 4066.
• Ngo, T. D., Kashani, A., Imbalzano, G., Nguyen, K. T., Hui, D., (2018). Additive manufacturing (3D printing): A review of materials, methods, applications and challenges. Composites Part B: Engineering, 143, 172-196.
• Özer, H., Erbayrak, E., (2016). Experimental investigation on the self-healing efficiency of araldite 2011 adhesive reinforced with thermoplastic microparticles. Adhesives: Applications and properties, 169.
• Özkan, Ö., Aydın, M., Kara, A. S., Sancak, M. S., (2018). Üç Boyutlu Yazıcılarda Kullanılan Doluluk Oranının Hasar Yüküne Olan Etkisinin Belirlenmesi. International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, 2(1), 32-39.
• Özsolak, O., (2019). Eklemeli imalat yöntemleri ve kullanılan malzemeler. International Journal of Innovative Engineering Applications, 3(1), 9-14.
• Penumakala, P. K., Santo, J., Thomas, A., (2020). A critical review on the fused deposition modeling of thermoplastic polymer composites. Composites Part B: Engineering, 201, 108336.
• Polat, N., Anaç, N., Mert, F., (2021). Eklemeli imalat ile üretilen PLA parçaların yapıştırılmasında yapıştırma parametrelerinin mekanik dayanımına etkisinin incelenmesi. Politeknik Dergisi, 1-1.
• Rajan, K., Samykano, M., Kadirgama, K., Harun, W. S. W., Rahman, M. M., (2022). Fused deposition modeling: process, materials, parameters, properties, and applications. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 120(3-4), 1531-1570.
• Reis, P. N., Ferreira, J. A. M., Antunes, F., (2011). Effect of adherend's rigidity on the shear strength of single lap adhesive joints. International Journal of Adhesion and Adhesives, 31(4), 193-201.
• Tofail, S. A., Koumoulos, E. P., Bandyopadhyay, A., Bose, S., O’Donoghue, L., Charitidis, C., (2018). Additive manufacturing: scientific and technological challenges, market uptake and opportunities. Materials today, 21(1), 22-37.
• Zhou, Y., Yang, L., Zou, Q., Xu, S., Ma, M., Ye, C., (2023). A Comparative Applied study on optimizing printing parameters for six fused deposition modeling materials. Journal of Materials Engineering and Performance, 32(12), 5249-5260.