Akademik Veri Yönetim Sistemi
Toprak E., Tığlı Aydın R. S.(Yürütücü)
Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, BAP Araştırma Projesi, 2021 - 2024
ÜÇ BOYUTLU
YAZICILAR İÇİN EKSTRÜDER TASARIMI VE FİLAMENT ÜRETİMİ: DİNAMİK VE MEKANİK
ÖZELLİKLERİN İNCELENMESİ VE KARŞILAŞTIRILMASI
Üç boyutlu (3B) baskı, baskı
malzemesinin ergitilerek katmanlar halinde oluşturulup üst üste eklenmesi
prensibine dayanan, serbest formlu ve karmaşık geometrili objelerin
üretilmesine imkân sağlayan pratik bir imalat metodudur. Üç boyutlu
baskı teknolojisi, baskı malzemesi olarak ısı ile yumuşayarak kalıplanabilir
hale gelen ve soğuduktan sonra ise katılaşan termoplastik özelliğe sahip filamentleri
kullanmaktadır. Üç boyutlu filament üretimi plastiklerin üretimi, katkı
maddeleri ile güçlendirilerek kurutma, şekillendirme, soğutma, sarma ve
paketleme adımlarını içermektedir. Filament üretim sürecindeki ana olay
şekillendirmedir ve bu işleme ekstrüzyon adı verilmektedir. Ekstrüzyon sistemlerinde ham madde girişi bir
huni aracılığıyla gerçekleştirilir ve huni içerisine konulan plastik peletler
vidalı mil yardımı ile huniden kovan içerisine oradan da kalıba doğru taşınır.
Bu taşınım sırasında kovan etrafındaki ısıtıcılar tarafından kovan içerisindeki
plastik peletler eriyerek yapışkan bir forma dönüşür. Eritilerek akışkanlık
özelliği kazanan plastik peletler özel tasarlanan kalıplardan çıkartılarak
filamentler elde edilir. Bu proje kapsamında üç boyutlu yazıcılarda kullanılmak
üzere düşük maliyetli ve piyasada kolayca bulunabilen teçhizatlar ile ticari
olmayan yerli tek vidalı ekstrüder tasarımı yapılarak Poli Laktikasit (PLA)
polimeri ile filament üretimi için ekstrüzyon işlem parametrelerinin (vida
dönüş hızı/ekstrüzyon sıcaklığı) belirlenmesi amaçlanmıştır. Belirli ekstrüzyon
işlem parametreleri ile oluşturulan filamentler, boyut analizleri, termal
analizleri (Dinamik Mekanik Analiz (DMA) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetri
(DSC)) ve Taramalı Elektron Mikroskopi (SEM) ile pürüzlülük/kırık analizleri
ile karakterize edilmiştir. 20-30-40 RPM vida dönüş hızlarında ve 170-180-190 °C
ekstrüzyon sıcaklıklarında üretilen PLA filamentlerinin boyut analizi sonucunda
1.75 mm olan ticari filament çapına en yakın değer 1.68 mm ile 170 °C
ekstrüzyon sıcaklığı ve 40 RPM vida dönüş hızında elde edilmiştir. 9 farklı
kombinasyonda oluşturulan filamentlerin DMA analizi sonucunda en yüksek
depolama ve kayıp modülü ile en düşük tanδ
değerleri 190°C-40 RPM’de gözlemlenmiştir. Filamentlerin SEM görüntülerine göre
tüm vida dönüş hızlarında ve tüm ekstrüzyon sıcaklıklarında üretilen
filamentlerin yüzeyleri düzgün ve pürüzsüzdür. Filament yüzeylerinde herhangi
bir kırık gözlemlenmemiştir. DSC analizi sonucunda sabit ekstrüzyon
sıcaklığında vida dönüş hızı arttıkça camsı geçiş sıcaklığı artarken erime
sıcaklığının ise sabit vida dönüş hızında ekstrüzyon sıcaklığı arttıkça
azaldığı gözlemlenmiştir.