Investigation of the performance of furniture handles produced by 3D printing

Abstract

In this study, the structural strength of furniture handles produced using 3D printing technology with PetG filament was investigated. Handle samples were manufactured in gray and white colors with infill ratios of 50% and 80%. The specimens were tested according to the TS 13866 “Furniture Handles and Legs” standard, and a constant force of at least 100 N was applied both parallel and perpendicular to the attachment direction. Each test was repeated five times for 60 seconds, and the results were analyzed in terms of durability. The data showed that the infill ratio plays a significant role in the structural strength. Samples with 80% infill demonstrated high strength under both parallel and perpendicular loads, while 50% infill handles exhibited early deformations at the screw connection points, especially under perpendicular loading. Regarding color, white PetG samples deformed later compared to gray ones. Additionally, metal handles showed the highest performance throughout the tests. This study indicates that plastic handles produced by 3D printing can be a viable alternative to traditional metal handles when appropriate materials and production parameters are used.

Keywords

• Furniture handle
• Additive manufacturing
• PetG
• 3D printing

3B yazıcı ile üretilen mobilya kulplarının performansının incelenmesi

Abstract

Çalışmada, 3 boyutlu yazıcı teknolojisi kullanılarak PetG filament ile üretilen mobilya kulplarının mekanik dayanımları araştırılmıştır. Gri ve beyaz renk seçeneklerinde olmak üzere, %50 ve %80 iç doluluk oranlarına sahip kulp örnekleri üretilmiştir. Numuneler, TS 13866 “Mobilya Kulpları ve Ayakları” standardına uygun olarak test edilmiş ve bağlantı yönüne hem paralel hem de dik yönde en az 100 N sabit kuvvet uygulanarak değerlendirilmiştir. Her test, 60 saniyelik süreyle beş kez tekrarlanmış ve sonuçlar dayanım açısından analiz edilmiştir. Elde edilen veriler, doluluk oranının mekanik dayanım üzerinde belirleyici bir rol oynadığını göstermektedir. %80 doluluk oranına sahip örnekler, hem paralel hem de dik yönlü yüklemelerde yüksek dayanım sergilerken, %50 doluluk oranlı kulplarda özellikle dik yönde vida bağlantı noktalarında erken deformasyonlar gözlemlenmiştir. Renk farkı açısından ise beyaz PetG örnekleri, gri renklilere göre daha geç deformasyona uğramıştır. Ayrıca, testler boyunca metal kulplar en yüksek performansı göstermiştir. Bu çalışma, 3B yazıcı ile üretilen plastik kulpların, uygun malzeme ve üretim parametreleriyle geleneksel metal kulplara alternatif olabileceğini ortaya koymaktadır.

Keywords

• Mobilya kulpu
• Katmanlı üretim
• Pet-G
• 3D yazıcı

References

1. Aiman, A. F., Sanusi, H., Haidiezul, A. H. M., and Cheong, H. Y., (2020). Design and structural analysis of 3B printed modular furniture joints, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 27 February, 932(1), 012101, Penang, Malaysia, DOI: 10.1088/1757-899X/932/1/012101
2. Akkaş, G., and Güzel, E., (2021). Strength of a chair renovated with additive production systems and reverse engineering approach, European Journal of Science and Technology, 32, 1150–1155, DOI: 10.31590/ejosat.1054613
3. Branowski, B., Starczewski, K., Zablocki, M., and Sydor, M., (2020). Design issues of innovative furniture fasteners for wood-based boards, BioResources, 15(4), 8472–8483, DOI: 10.15376/biores.15.4.8472-8495
4. Budzinski, B., and Federowicz, K., (2025). Evaluation of PLA and PETG as 3d-printed reference materials for compressive strength testing, Materials, 18(16), 3794, DOI: 10.3390/ma18163794
5. Chen, C. H., Yang, Y. Y., and Liu, H. Y., (2023). Study on the application of 3D printing to wooden furniture connectors, Journal of Physics Conference Series, 19-21 May, 2631(1), 012006, Kenting, Taiwan, DOI: 10.1088/1742-6596/2631/1/012006
6. Demirtaş, F., ve Kılıç, E., (2023). Sürdürülebilir ahşap mobilya aksesuar üretimi: Çevresel yaklaşımlar, Çevre Teknolojileri Dergisi, 18(1), 58–68.
7. Ergene, B., Ispartalı, H., ve Karakılınç, U., (2023). Eriyik yığma modelleme ile üretilen PETG parçaların katman yüksekliğine ve test sıcaklığına bağlı darbe davranışı, Gazi Üniversitesi Mühendislik‑Mimarlık Fakültesi Dergisi, 38(3), 1345–1360. DOI: 10.17341/gazimmfd.1065131
8. Ertek, C., (2025). Polietilen Tereftalat glikol (PETG) malzeme kullanılarak eklemeli imalat yöntemi ile elde edilen honeycomb ve T‑rib kafes yapıların çekme dayanımlarının araştırılması, Teknik Meslek Yüksekokulları Akademik Araştırma Dergisi, 4(1), 39–48.

9. Ekmekçioğlu, D., (2024). Endüstriyel tasarımda sürdürülebilirlik girdisinin mobilya endüstrisi üzerinden değerlendirilmesi, Sanat ve Tasarım Dergisi, 14(2), 686‑706, DOI: 10.20488/sanattasarim.1603466
10. Górski, J., Kowalczyk, M., and Nowak, P., (2024). Evaluation of 3D-printed connectors in chair construction compared to traditional wood joints, Journal of Wood Science, 70(1), 22, DOI: 10.1186/s10086-024-02140-3
11. Hsieh, S. H., and Ku, Y. C., (2019). The research on the characteristics of furniture hardware design through 3D printing, Proceedings of the 4th International Conference on Material Science and Engineering, 26–31 July, ss. 381–389, Orlando, FL, USA, DOI: 10.1007/978-3-030-23522-2_44
12. Jarza, L., Cavlović, A. O., Pervan, S., Spanic, N., Klarić, M., and Prekrat, S., (2023). Additive technologies and their applications in furniture design and manufacturing, Drvna Industrija, 74(2), 115–128, DOI: 10.5552/drvind.2023.0012
13. Kalaycıoğlu, H., Aras, U., ve Çınar, T., (2017). Mobilyada tamamlayıcı elemanlar “aksesuarlar”, İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, 6(3), 1188–1198.
14. Kaya, M., and Özkan, S., (2022). Mobilya aksesuarlarında estetik ve fonksiyonellik dengesi, Tasarım ve Sanat Araştırmaları Dergisi, 15(3), 201–215.
15. Kuruoğlu, Y., Akgün, M., ve Demir, H., (2022). FDM yöntemiyle üretilen ABS, PLA ve PETG numunelerin yüzey pürüzlülüğü ve çekme dayanımının modellenmesi ve optimizasyonu. International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, 6(3), 358–369. DOI: 10.46519/ij3dptdi.1148923
16. Nasir, O., Iqbal, M. F., and Kamal, M. A., (2022). An appraisal of 3D printing technology in interior architecture and product design, Architecture Engineering and Science, 3(3), 188–197, DOI: 10.32629/aes.v3i3.1009
17. Nicolau, A., Pop, M. A., and Coşereanu, C., (2022). 3D Printing application in wood furniture components assembling, Materials, 15(5), 1768, DOI: 10.3390/ma15051768
18. Öztürk, H., ve Yıldırım, S., (2022). Ahşap mobilya aksesuarlarında ergonomi ve kullanıcı deneyimi, Endüstri Mühendisliği Dergisi, 34(4), 312–326.
19. Petrova, B., and Jivkov, V., (2024). Application of 3D printing in furniture construction, Materials, 17(19), 4848, DOI: 10.3390/ma17194848
20. Smardzewski, J., Rzepa, B., and Kilic, H., (2016). Mechanical properties of externally invisible furniture joints made of wood-based composites, BioResources, 11(1), 1224–1239, DOI: 10.15376/biores.11.1.1224-1239
21. Svoboda, J., Nováková, A., and Veselý, P., (2023). Print to build: Sustainable assembly of panel furniture using 3D printed connectors, Sustainability, 15(24), 16715, DOI: 10.3390/su152416715
22. TS 13866, (2019). Mobilya kulpları ve ayakları. Türk standartları enstitüsü, Ankara.
23. Uysal, M., (2024). Some printing parameters affecting the screw withdrawal strength of materials used in joints developed in 3D printers for furniture, Furniture and Wooden Material Research Journal, 7(2), 150-162, DOI: 10.33725/mamad.1555655