Karbon fiber takviyeli polimer kompozitlerin ergiyik biriktirme yöntemi ile eklemeli imalatı: Fiber oranı ve yazdırma parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi

Hüseyin Kürşad Sezer; Oğulcan Eren; Hüseyin Rıza Börklü; Veysel Özdemir

doi:10.17341/gazimmfd.416523

Karbon fiber takviyeli polimer kompozitlerin ergiyik biriktirme yöntemi ile eklemeli imalatı: Fiber oranı ve yazdırma parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi

Öz

Son yıllarda bir çok farklı alanda kullanılan Eklemeli İmalat (Eİ) teknolojisi ile geleneksel yöntemlere kıyasla kompleks formdaki 3B parçaların daha kolay, düşük maliyetli ve hızlı üretimi mümkündür. Eİ teknolojileri arasında en popüler ve ucuz yöntem Ergiyik Biriktirme Yöntemidir (Fused Deposition Modeling - FDM). Son yıllarda, bu teknoloji ile son kullanıma hazır parçaların doğrudan imalatına ilgi artmıştır. Ancak FDM baskılı parçaların düşük mekanik özellikleri, bu kapsamda yaygın biçimde uygulanmasını önleyen temel bir problemdir. Eklemeli imalatın; nihai parça imalatında yaygın olarak uygulanması için, mevcut tekniklerde ve malzemelerde, yük taşıyan bileşenlere ait mekanik gereksinimleri karşılayacak düzeyde bir iyileştirilme yapılması gerekmektedir. Bu çalışmada, 6 mm uzunluğunda karbon elyaf takviyeli akrilonitril-butadien-stiren (ABS) kompozit filamentlerin üretimi ve FDM 3B baskısının fizibilitesi ilk kez yayınlanmaktadır. Bu çalışma ile 6 mm uzunluğunda karbon elyaf takviyesi ile parça mukavemetinin önemli ölçüde iyileştirilebileceğine karşın; esneklik ve işlenebilirliğin artan takviye içeriği ile azaldığı bulguları not edilmiştir. Ayrıca yazdırma deseninin mekanik özellikleri önemli derecede etkilediği saptanmıştır.

Anahtar Kelimeler

Hızlı prototipleme,3B baskı; Kompozit filament; Karbon fiber takviyeli polimer (CFRP)

Kaynakça

ASTM F2792e12a, Standard terminology for additive manufacturing technologies, West Conshohocken: ASTM International, 2012.
Sood A.K., Ohdar R.K., Mahapatra S.S., Parametric appraisal of mechanical property of fused deposition modelling processed parts, Material Design 31, 287-295, 2010.
Yakovlev A., Trunova E., Grevey D., Pilloz M., Smurov I., Laser-assisted direct manufacturing of functionally graded 3D objects, Surface Coatings Technology 190 (1), 15-24, 2005.
Williams J.V., Revington R.J., Novel use of an aerospace selective laser sintering machine for rapid prototyping of an orbital blowout fracture, International Journal of Oral Maxillofacial Surgery 39, 182–184, 2010.
Vilaro T., Abed S., Knapp W., Direct manufacturing of technical parts using selective laser melting: example of automotive application, Proceedings of 12th European Forum on Rapid Prototyping; 2008.
Webb P.A., A review of rapid prototyping (RP) techniques in the medical and biomedical sector, Journal of Medical Engineering & Technology (J. Med. Eng. Technol.) 24 (4), 149-153, 2000.
Rengier F., Mehndiratta A., Tengg-Kobligk H., Zechmann CM., Unterhinninghofen R., Kauczor U., Giesel F.L., 3D printing based on imaging data: review of medical applications, International Journal of Computer Assited Radiology and Surgery, 5, 335-341, 2010.
Kolarevic B., Digital fabrication: manufacturing architecture in the information age, Proceedings of Association for Computer Aided Design in Architecture, 268-277, 2001.

Flowers J. 3D laser scanning in technology education, Technology Teaching, 60 (3), 27-30, 2000.
Brandt J., Drechsler K., Arendts F.J., Mechanical performance of composite based on various three dimensional woven-fibre preforms, Composites Science and Technology (Compos. Sci. Technol.), 56, 381-386, 1996.
Dudek P., FDM 3D printing technology in manufacturing composite elements, Archives of Metallurgy and Materials (Arch. Metall. Mater.), 58 (4), 1415-1418, 2013.
Cooke M.N., Fisher J.P., Dean D., Rimnac C., Mikos A.G., Use of stereolithography to manufacture critical sized 3D biodegradable scaffolds for bone ingrowth, Journal of Biomedical Materials Research Part A (J. Biomed. Mater. Res. Part B), 64 (B), 65-69, 2002.
Kruth J.P., Wang X., Laoui T., Froyen L., Lasers and materials in selective laser sintering, Assembly Automation, 23 (4), 357-371, 2003.
Park J, Tari MJ, Hahn HT. Characterization of the laminated object manufacturing (LOM) process, Rapid Prototyping Journal, 6 (1), 36-50, 2000.
Kai C.C., Fai L.K., Chu-Sing L., Rapid prototyping: principles and applications in manufacturing, 2nd ed. Singapore: World Scientific Publishing; 2003.
Wong K.V., Hernandez A., A review of additive manufacturing. International Scholarly Research Network, Article ID: 208760, 2012.
Chakraborty D., Reddy A.B., Choudhury, R.A., Extruder path generation for Curved Layer Fused Deposition Modeling, Compuer Aided Desing, 40, 235-243, 2008
Comb, J.W., Priedeman W.R., Leavit P.J., Skubic R.L., Batchelder J.S., High-precision modeling filament, patent, 2005.
Marcincinova L.N., Marcincin J.N., Barna J., Torok J., Special materials used in FDM rapid prototyping technology application, Proceedings of IEEE 16th International Conference on Intelligent Engineering Systems (INES), Lisbon, 73-76, 2012.
Tekinalp H.L., Kunc V., Velez-Garcia G.M., Duty C.E., Love L.J., Naskar A.K., Highly oriented carbon fiber-polymer composites via additive manufacturing. Composite Science Technology, 105 (10), 144-150, 2014.
Shofner M.L., Lozano K., Rodríguez-Macías F.J., Barrera E.V., Nanofiber-reinforced polymers prepared by fused deposition modeling, Journal of Applied Polymer Science (J. Appl. Polym. Sci.), 89 (11), 3081-3090, 2003.
Karsli N.G., Aytac A., Tensile and thermomechanical properties of short carbon fiber reinforced polyamide 6 composite, Composites Part B, 61, 270–275, 2013.
Bijsterbosch H., Gaymans R.J., Polyamide 6-long glass fiber injection moldings, Polymer Composite, 16, 363–369, 1995.
Denault J., Vu-Khanh T., Foster B., Tensile properties of injection molded long fiber thermoplastic composites, Polymer Composite, 10, 313–321, 1989.
Fu S.Y., Hu X., Yue C.Y., Effects of fiber length and orientation distributions on the mechanical properties of short fiber reinforced polymers- a review, Materials Science Research International (Mater. Sci. Res. Int. ), 5, 74–83, 1999.
Ramsteiner F., Theysohn R., Tensile and impact strengths of unidirectional, short fiber-reinforced thermoplastics, Composites, 10, 111–119, 1979.
Botelho E.C., Figiel L., Rezende M.C., Lauke B., Mechanical behavior of carbon fiber reinforced polyamide composites, Composites Science Technology, 63, 1843–1855, 2003.
Li J., Zhang YF., The tensile properties of HNO3-treated carbon fiber reinforced ABS/PA6 composites, Surface and Interface Analysis (Surf. Interface Anal.), 41, 610–614, 2009.
Li J., Cai CL., The carbon fiber surface treatment and addition of PA6 on tensile properties of ABS composites, Current Applied Physics (Curr. Appl Phys.), 11, 50–54, 2011.
Fu S.Y., Lauke B., Mader E., Yue C.Y., Hu X., Tensile properties of short glass fiber and short carbon fiber reinforced polypropylene composites, Composites Part A, 31, 1117–1125, 2000.
Zhong W., Li F., Zhang Z., Song L., Li Z., Short fiber reinforced composites for fused deposition modeling, Materials Science Engineering, 301, 25–30, 2001.
Ning F., Cong W., Qiu J., Wei J., Wang S., Additive manufacturing of carbon fiber reinforced thermoplastic composites using fused deposition modeling, Composites Part B 80, 369-378, 2015.
Ning F., Cong W., Hu Y., Wang H., Additive manufacturing of carbon fiber-reinforced plastic composites using fused deposition modeling: Effects of process parameters on tensile properties, Journal of Composite Materials 0(0), 1-12, 2016.
Tezcan J., Ozcan S., Gurung B., Filip P., Measurement and analytical validation of interfacial bond strength of PAN fiber reinforced carbon matrix composites, Journal of Material Science, 43(5), 1612–1628, 2008.
Tang L.G., Kardos J.L., A review of methods for improving the interfacial adhesion between carbon fiber and polymer matrix, Poymer Composites, 18(1), 100-113, 1997.
Li J., Zhang Y.F., The tensile properties of short carbon fiber reinforced ABS and ABS/PA6 composites, Journal of Reinforced Plastics and Composites (J. Reinf. Plast. Compos.), 29 (11), 1727–33, 2010.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Mühendislik

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Yayımlanma Tarihi

23 Mayıs 2019

Gönderilme Tarihi

24 Ağustos 2017

Kabul Tarihi

-

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2019 Cilt: 34 Sayı: 2

DOI

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416523

IZ

https://izlik.org/JA72WH65XU

Kaynak Göster

RIS / Bibtex

APA

Sezer, H. K., Eren, O., Börklü, H. R., & Özdemir, V. (2019). Karbon fiber takviyeli polimer kompozitlerin ergiyik biriktirme yöntemi ile eklemeli imalatı: Fiber oranı ve yazdırma parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(2), 663-674. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416523

AMA

1.Sezer HK, Eren O, Börklü HR, Özdemir V. Karbon fiber takviyeli polimer kompozitlerin ergiyik biriktirme yöntemi ile eklemeli imalatı: Fiber oranı ve yazdırma parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi. GUMMFD. 2019;34(2):663-674. doi:10.17341/gazimmfd.416523

Chicago

Sezer, Hüseyin Kürşad, Oğulcan Eren, Hüseyin Rıza Börklü, ve Veysel Özdemir. 2019. “Karbon fiber takviyeli polimer kompozitlerin ergiyik biriktirme yöntemi ile eklemeli imalatı: Fiber oranı ve yazdırma parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34 (2): 663-74. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416523.

EndNote

Sezer HK, Eren O, Börklü HR, Özdemir V (01 Mayıs 2019) Karbon fiber takviyeli polimer kompozitlerin ergiyik biriktirme yöntemi ile eklemeli imalatı: Fiber oranı ve yazdırma parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34 2 663–674.

IEEE

[1]H. K. Sezer, O. Eren, H. R. Börklü, ve V. Özdemir, “Karbon fiber takviyeli polimer kompozitlerin ergiyik biriktirme yöntemi ile eklemeli imalatı: Fiber oranı ve yazdırma parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi”, GUMMFD, c. 34, sy 2, ss. 663–674, May. 2019, doi: 10.17341/gazimmfd.416523.

ISNAD

Sezer, Hüseyin Kürşad - Eren, Oğulcan - Börklü, Hüseyin Rıza - Özdemir, Veysel. “Karbon fiber takviyeli polimer kompozitlerin ergiyik biriktirme yöntemi ile eklemeli imalatı: Fiber oranı ve yazdırma parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34/2 (01 Mayıs 2019): 663-674. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416523.

JAMA

1.Sezer HK, Eren O, Börklü HR, Özdemir V. Karbon fiber takviyeli polimer kompozitlerin ergiyik biriktirme yöntemi ile eklemeli imalatı: Fiber oranı ve yazdırma parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi. GUMMFD. 2019;34:663–674.

MLA

Sezer, Hüseyin Kürşad, vd. “Karbon fiber takviyeli polimer kompozitlerin ergiyik biriktirme yöntemi ile eklemeli imalatı: Fiber oranı ve yazdırma parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi”. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, c. 34, sy 2, Mayıs 2019, ss. 663-74, doi:10.17341/gazimmfd.416523.

Vancouver

1.Hüseyin Kürşad Sezer, Oğulcan Eren, Hüseyin Rıza Börklü, Veysel Özdemir. Karbon fiber takviyeli polimer kompozitlerin ergiyik biriktirme yöntemi ile eklemeli imalatı: Fiber oranı ve yazdırma parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi. GUMMFD. 01 Mayıs 2019;34(2):663-74. doi:10.17341/gazimmfd.416523

Cited By

Thermoforming behavior of 3D-printed PLA sheets

Materials Testing

https://doi.org/10.3139/120.111522

3 BOYUTLU YAZICI İLE FARKLI RENKLERDE VE FARKLI DOLGU DESENLERİNDE ÜRETİLEN ÇEKME TEST NUMUNELERİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering

https://doi.org/10.17482/uumfd.887786

ATMOSFERİK BASINÇLI PLAZMA UYGULAMASININ 3B BASKILARA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering

https://doi.org/10.17482/uumfd.1087623

Process Evaluation, Tensile Properties and Fatigue Resistance of Chopped and Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic Composites by 3D Printing

Journal of Renewable Materials

https://doi.org/10.32604/jrm.2022.016374

3 boyutlu yazıcı ile üretilen ABS ve karbon fiber takviyeli ABS kompozitlerde üretim parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi

Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi

https://doi.org/10.25092/baunfbed.847864

Karbon fiber takviyeli polimer kompozitlerin ergiyik biriktirme yöntemi ile eklemeli imalatı: Fiber oranı ve yazdırma parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi

Karbon fiber takviyeli polimer kompozitlerin ergiyik biriktirme yöntemi ile eklemeli imalatı: Fiber oranı ve yazdırma parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi

Öz

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

Ayrıntılar

Birincil Dil

Konular

Bölüm

Yazarlar

Yayımlanma Tarihi

Gönderilme Tarihi

Kabul Tarihi

Yayımlandığı Sayı

DOI

IZ

Kaynak Göster

Cited By

Thermoforming behavior of 3D-printed PLA sheets

3 BOYUTLU YAZICI İLE FARKLI RENKLERDE VE FARKLI DOLGU DESENLERİNDE ÜRETİLEN ÇEKME TEST NUMUNELERİNİN MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

ATMOSFERİK BASINÇLI PLAZMA UYGULAMASININ 3B BASKILARA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Process Evaluation, Tensile Properties and Fatigue Resistance of Chopped and Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic Composites by 3D Printing

3 boyutlu yazıcı ile üretilen ABS ve karbon fiber takviyeli ABS kompozitlerde üretim parametrelerinin mekanik özelliklere etkisi

INVESTIGATING PRINTABILITY AND MECHANICAL PERFORMANCE OF 3D PRINTED RECYCLED PET WITH PLA AND TPU HYBRID ADDITIVES

3B YAZICILAR İÇİN SÜREKLİ TAKVİYELİ FİLAMENT ÜRETİMİNE UYGUN KALIP TASARIMI

Reconstruction of residual stresses in additively manufactured Inconel 718 bridge structures using contour method

Karbon fiber kaplamalı tpms kafes yapılarının basma testi analizi

Examination of 3D printing parameters using machine learning