Üç Boyutlu (3D) Yazıcılarda Sürdürülebilir Malzeme Olarak Ahşap ve Proses Atıklarının Kullanım Potansiyelinin Değerlendirilmesi

Öz

Üç boyutlu (3D) yazıcı teknolojisi gün geçtikçe gelişmektedir. Yazıcılardaki teknolojinin ya da başka bir deyişle eklemeli üretim teknolojisinin son yıllarda hızlı büyümesi ile birlikte yazıcılarda kullanılan malzemeler için alternatif çalışmalar yapılmaktadır. Bununla birlikte, farklı malzemeler ile 3 boyutlu yazıcılarda, farklı kullanım alanları için üretimler yapabilmektedir. Günümüzde yaygın olarak kullanılan malzemeler, sürdürülebilirlik potansiyeli ve yüksek maliyetleri bakımından değerlendirildiklerinde, alternatif ve yardımcı malzeme kullanım olanaklarına dönük çalışmalar gerçekleştirilmektedir. Yaygın olarak kullanılan bu malzemelere alternatif olarak, atık malzemelerin kullanılabileceği ve kullanılan bu malzemeler ile hem döngüsel ekonomiye hem de üretimdeki maliyetin düşmesine katkı sağlanabileceği düşünülmektedir. Bu çalışmada, 3 boyutlu yazıcılarda katkı maddesi olarak veya filament olarak kullanılabilecek; endüstriyel kullanımı yaygın olan bir malzeme olarak ahşap ve üretim atık malzemesi olarak talaş değerlendirilmiştir. Sürdürülebilir bir malzeme olması bakımından avantajlı olan talaş, aynı zamanda yazıcılarda katkı maddesi olarak da kullanım potansiyeline sahiptir. İncelenen araştırmalarda görüldüğü üzere, talaş malzemesi ile farklı kullanım alanları için yaratıcı tasarımlar yapılmıştır ve denemeler değerlendirilmiştir. Değerlendirme sonuçlarına göre kullanım alanları yorumlanmıştır. Çalışma sonucunda, alternatif bir malzeme olarak ahşap ve talaş malzemelerinin üç boyutlu yazıcılarda tasarım denemeleri ve üretilen objelerin nihai kullanım olanakları tartışılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Sürdürülebilirlik
• Ahşap
• Ahşap işleme
• Ahşap tozu
• Talaş
• 3 Boyutlu (3D) Yazıcı
• Filament.

Evaluation of the Potentiality of Wood and Processing Dust as Sustainable Raw Materials for 3 Dimensional (3D) Printers

Abstract

Three-Dimensional (3D) printing technology is constantly evolving. Recently, several alternative studies are being conducted for the materials used in 3D printers with the growth of technology in additive manufacturing. On the other hand, different materials for different applications could be produced by means of 3D printers. While focusing the materials that are widely used today are evaluated in terms of their potential of sustainability and high costs, several studies addressing the possibilities of alternative and additive material utilization possibilities are being carried out. As an alternative to the mentioned materials which are commonly used, it is thought that several waste materials can be used and that the utilization of these materials provides a contribution to the circular economy as well as the cost-effective production. In this study, two materials which have widespread industrial scale were evaluated for 3D printing applications; wood material that can be used as an additive or a filament in 3D printers and sawdust as a waste material obtained from production processes. Sawdust, which is advantageous in terms of being a sustainable material, also has the potential to be used as an additive in printers. It was observed that several creative designs for different areas of use have been made using sawdust material and the experiments have been evaluated. According to the results of the evaluated studies, the utilization areas of the materials were assessed. As a result of this study, design experiments of wood and sawdust as alternative materials in 3D printing applications and the utilization possibilities of the manufactured objects were discussed.

Keywords

• Sustainability
• Wood
• Wodd processimg
• Wood dust
• Sawdust
• 3D printer
• Filament

Kaynakça

1. Referans1 Akbaba, A.İ., Akbulut, E. (2021). 3 Boyutlu Yazıcılar ve Kullanım Alanları. ETÜ Sentez iktisadi ve idari bilimler dergisi, 3, 19-46.
2. Referans2 Akpulat, F. (2019). Sürdürülebilirlik kavramına farklı yaklaşımlar: Üniversite öğrencileri üzerine bir araştırma (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). İstanbul Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü, İstanbul.
3. Referans3 Avcı, E. (2015). Orman tali atıkları kullanılarak elde edilen ahşap plastik kompozitlerin dış mekân mobilyalarında kullanımı. Selçuk-Teknik dergisi, 382-394.
4. Referans4 Bulanda, K., Oleksy, M., Oliwa, R., Budzik, G., & Gontarz, M. (2020). Biodegradable polymer composites based on polylactide used in selected 3D technologies. Polimery, 65(7-8), 557-562.
5. Referans5 Conner, B. P., Manogharan, G. P., Martof, A. N., Rodomsky, L. M., Rodomsky, C. M., Jordan, D. C., Limperos, J. W. (2014). Making sense of 3-D printing: Creating a map of additive manufacturing products and services. Additive manufacturing, 1, 64-76.
6. Referans6 Clemons, C. M., Caufield, D. F. (2005). Wood Flour. Functional fillers for plastics. (249-270) Weinheim: Wiley-VCH. Çakmaklı, A. B., Demirbilek, N. (1999). Sürdürülebilir ve ekolojik yüzey malzemeleri. Yüzey Sempozyumu Bildiri Kitapçığı, Ankara, Türkiye, 7-9 Ekim 1999.
7. Referans7 Çalışkan, C.İ., Arpacıoğlu, Ü. (2020). Yapı üretiminde eklemeli imalat teknolojilerinin karşılaştırmalı değerlendirmesi. Uludağ Üniversitesi mühendislik fakültesi dergisi, 25(2), 1117-1136.
8. Referans8 Çankal, D., Şakar, G. (2021). Sürdürülebilir yapılar için ahşap ve lamine ahşabın lifli polimer (FRP) malzemeler ile güçlendirilmesinin değerlendirilmesi. Şehir sağlığı dergisi, 2(2), 99-10.

9. Referans9 Çelebi, A, Seziş, Ü. (2019). Katmanlı imalatta destek yapısının ve konumlandırmanın çarpılma üzerine etkisinin sımufact additive yazılımı ile simülasyonu. International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, 3 (2), 182-188.
10. Referans10 ÇŞB (2012). Türkiye Cumhuriyeti Çevre ve Şehircilik Bakanlığı Çevre Yönetimi Genel Müdürlüğü Tehlikeli Atıkların Sınıflandırılması Kılavuzu, Cilt II. Tehlikeli maddeler içeren talaş, yonga, kıymık, ahşap, kontraplak ve kaplamalar. (15-16) Ankara: ÇŞB Yayınları.
11. Referans11 Das, A. K., Agar, D. A., Rudolfsson, M., Larsson, S. H. (2021). A review on wood powders in 3D printing: Processes, properties and potential applications. Journal of materials research and technology, 15, 241-255.
12. Referans12 Gibson, I., Rosen, D., Stucker B. (2015). Additive manufacturing technologies- 3D printing, rapid prototyping, and direct digital manufacturing, (147-173). New York: Springer.
13. Referans13 Henke, K., Treml, S. (2013). Wood based bulk material in 3D printing processes for applications in construction. European journal of wood and wood products, 71(1), 139-141.
14. Referans14 Kariz, M., Sernek, M., Kuzman, M. K. (2016). Use of wood powder and adhesive as a mixture for 3D printing. European journal of wood and wood products, 74(1), 123-126.
15. Referans15 Kaya, N. (2017). Fındık ve çeltik kabukları ve odun talaşı ile takviye edilmiş termoset kompozitlerde reçine türünün fiziksel özelliklere etkisi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Müh. Bilimleri dergisi, 17, 035701, 1076-1087.
16. Referans16 PM (2018). Process-Make: Introduction to 3D printing – Additive processes, Erişim Tarihi: 04 Ocak 2022, https://make.3dexperience.3ds.com/processes/binder-jetting.
17. Referans17 Rosenthal, M., Henneberger, C., Gutkes, A., Bues, C. T. (2018). Liquid Deposition Modeling: a promising approach for 3D printing of wood. European journal of wood and wood products, 76, 797-799.
18. Referans18 Tandoğan, O. (2018).Atık malzemelerin mimaride kullanımı. Ulusal çevre bilimleri araştırma dergisi, 1(4), 189-202.
19. Referans19 Tao, Y., Wang, H., Li, Z., Li, P., Shi, S. Q. (2017). Development and application of wood flour-filled polylactic acid composite filament for 3D printing. Materials, 10(4), 339-344.
20. Referans20 URL 1. Ahşap bazlı malzemeden 3 Boyutlu yazıcıda üretilen objeler, Erişim Tarihi: 04 Ocak 2022, https://3dprint.com/70787/selective-laser-sintered-wood/.
21. Referans21 Van-Berkel, R. (2006). Innovation and technology for sustainable materials future. Materials forum, 30, 196-211.
22. Referans22 Wimmer, R., Steyrer, B., Woess, J., Koddenberg, T., Mundigler, N. (2015). 3D printing and wood. Pro Ligno, 11(4), 144-149.