DİKEY EKSTRÜZYON (FİLAMENT) SİSTEMİ TASARIM VE PROTOTİP İMALATI

Öz

Bu çalışmanın amacı günümüzde oldukça yaygın olarak kullanılan masa üstü üç boyutlu yazıcılar için granül plastik hammaddeden filament üretebilen dikey tip bir extruder tasarımı ve prototip üretimidir. Ekstruder sisteminde granül hammadde gövde içerisine vidalı mil ile iletilmektedir. Granül hammadde sistemin ucundaki rezistans ısıtmalı 1.75 mm nozül çıkışında eriyerek filament şeklini almaktadır. Filament çıkış anında fan yardımı ile soğutulur. Sistem dikey bir gövdeye sahip olduğundan eriyen granül malzemenin herhangi bir zorlama kuvvetine gerek olmadan doğal bir şekilde yerçekimi kuvveti ile akması sağlanmıştır. Filament sarma makarası arduino kontrol kartı, adım motoru ve flament uzunluğunu algılayan bir sensör yardımıyla kontrol edilmiştir. Tasarlanan extruder ile üretilen PLA filament ve piyasadan temin edilen ticari filamentler kullanılarak çekme testi deneyi numuneleri basılmış ve çekme testi deneyleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca sistemin saatteki tükettiği toplam elektrik enerjisi, hammadde işleme kapasitesi ve malzeme başına tükettiği enerji ölçülmüştür.

Anahtar Kelimeler

• Granül,PLA filament

VERTİCAL EKSTRUSİON (FILAMENT) SYSTEM DESIGN AND PROTOTYPING

Öz

The aim of this study is to design a desktop and small scale extruder which works on vertical axis and produces filaments using thermoplastic granules. Thermoplastic materials were moved into nozzle by screwed shaft in designed extruder. After granules were melted at the outlet of the nozzle by heating band, 1.75mm diameter filaments were produced and cooled by fan. Flowing of the melted plastic materials was achieved without any external force due to the natural gravity when the extruder placed on vertical axis. Arduino control card, stepped motor and sensors that measures the length of the filaments were used to control and trigger the reel holder of the filaments. Produced PLA filaments by this extruder and commercial PLA filaments were used to print tensile test specimens and tensile experiments were performed with these specimens. Consumed electrical power per hour, produced amount of the filaments and consumed energy per raw material were measured.

Anahtar Kelimeler

• Granules,PLA filament,Extruder

Kaynakça

1. K. Karakuş, T. Güleç, A. Kaymakçı, T. Aksu, A. Kirit, M. E. Özder, F. Mengeloğlu, “Ekstrüzyon Yöntemi İle Farklı Dolgu Maddeleri Kullanılarak Üretilen Polimer Kompozitlerin Bazı Mekanik Özellikleri Üzerine Etkisi”, 3. Ulusal Polimer Bilim ve Teknolojisi Kongresi ve Sergisi, 12 – 14 Mayıs 2010, Kocaeli
2. B. Tuna, G Özkoç, “Geri Kazanılmış PLA’nın Özelliklerinin Reaktif Ekstrüzyon Yöntemi ile İyileştirilmesi: “Model Çalışma””, IV.Ulusal Polimer Bilim ve Teknoloji Kongresi, 5-8 Eylül 2012 Çanakkale PIR-1
3. G. Gören, M. Balaban, O. Yılmaz, K. Kırkköprü, M. Doğu, “Plastik Boru Üretimi İçin Spiral Kanallı Ekstrüzyon Kalıbının Sistematik Tasarımı”, 3. Ulusal Polimer Bilim ve Teknolojisi Kongresi ve Sergisi, 12 – 14 Mayıs 2010, Kocaeli
4. A. Koyun, A. N. Akdoğan, “Plastik Ekstrüzyon Vidalarında Aşınma ve Yorulma Davranışlarının Nedenleri Ve Çözüm Önerileri”, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 2006 (3) 65-71
5. S. Ulutan, G. B. İzmirli, E. Göktepe, “Yüsek Yoğunluklu Polietilenden Geri Dönüşüm Sonrası Üretilen Boruların Mekanik ve Yapısal Özellikleri”, 6. Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, 7-10 Eylül 2004, İzmir
6. Oktay, K. 2015. “Ergitmeli yığma yöntemiyle üretim yapan 3D yazıcılarda çift filament süren ekstruder tasarımı”. Yüksek Lisans Tezi. İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul
7. S. Sayer, E. Özkan, “Seramiklerin ve Polimerlerin Üretimindeki Benzerlikler ve Kombinasyonları”, Bilim – Teknoloji Dergisi, Eylül-Ekim / 2007/ No.22
8. Yang, W., Fortunati, E., Dominici, F., Kenny, J. M., & Puglia, D. (2015). “Effect of processing conditions and lignin content on thermal, mechanical and degradative behavior of lignin nanoparticles/polylactic (acid) bionanocomposites prepared by melt extrusion and solvent casting”. European Polymer Journal, 71, 126-139.

9. Namiki, M., Ueda, M., Todoroki, A., Hirano, Y., & Matsuzaki, R. (2014). “3D Printing of Continuous Fiber Reinforced Plastic”. Proceedings of the Society of the Advancement of Material and Process Engineering.
10. Jonoobi, M., Harun, J., Mathew, A. P., & Oksman, K. (2010). “Mechanical properties of cellulose nanofiber (CNF) reinforced polylactic acid (PLA) prepared by twin screw extrusion”. Composites Science and