Eriyik yığma eklemeli imalat yöntemiyle üretilen takviyeli polimerlerde oryantasyonun mekanik etkilerinin incelenmesi

Abstract

Cam ve karbon fiber destekli polimerler benzersiz özellikleri nedeniyle imalat endüstrisinde popülerlik kazanan kompozit malzeme türleridir. Bu çalışmada eklemeli imalat yöntemi ile %30 cam elyaf takviyeli Polikarbonat (PCGF30) filament ve karbon fiber takviyeli Akrilonitril Bütadiyen Stiren (ABS-CARBON) kullanılmış olup, Eriyik Yığma Modelleme (Fused Deposition Modeling) yöntemi ile numuneler, farklı üretim parametreleri ile üretilmiştir. Üretilen PCGF30 ve ABS-CARBON parçaların üretim parametrelerine göre mekanik özelliklerinin nasıl değiştiği çekme testleri ile incelenmiştir. Çekme testi sonucunda oluşan kırık yüzeyler SEM cihazıyla görüntülenmiştir. Aynı zamanda ABS-CARBON bazı numunelerinde çekme testi öncesi 150° 1 saat boyunca ısıtılmış ve sonrasında çekme testi yapılmıştır. Farklı üretim oryantasyonlarının ve termal etkinin mekanik özelliklere etkisi karşılaştırmalı olarak incelenmiş, katkısız PC ve katkısız ABS ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Üretilen farklı boyutlardaki numuneler ile 3 nokta eğme testi de gerçekleştirilmiştir. Bu test sonuçları çekme testlerini desteklemiştir. Test sonuçları verileriyle elastisite modülleri, akma değerleri hesaplanarak analiz öncesi veriler toplanmıştır. Yapılacak olan analiz öncesi ön tampon parçası Catia'da tasarlanmış ve Ansys içerisinde Statik Yapısal Analiz modülü ile test verileri kullanılarak izotropik ABS ve ortotropik ABS-CARBON malzemeleri arasında gerilme, uzama ve elastik şekil değiştirme farkları gözlemlenmiştir.Glass and carbon fiber reinforced polymers are types of composite materials that are gaining popularity in the manufacturing industry due to their unique properties. In this study, 30% glass fiber reinforced Polycarbonate (PCGF30) filament and carbon fiber reinforced Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS-CARBON) were used with the additive manufacturing method, and the samples were produced with different production parameters by the Fused Deposition Modeling method. How the mechanical properties of the produced PCGF30 and ABS-CARBON parts changed according to the production parameters was examined by tensile tests. The broken surfaces resulting from the tensile test were imaged with the SEM device. At the same time, some ABS-CARBON samples were heated at 150 degrees for 1 hour before the tensile test and then the tensile test was performed. The effects of different production orientations and thermal effects on mechanical properties were examined comparatively and evaluated in comparison with pure PC and pure ABS. Three-point bend tests were also conducted on samples of different sizes. These test results supported the tensile tests. Data was collected before the analysis by calculating elasticity modules and yield values using test results. Before the analysis, the front bumper was designed in Catia and using the Static Structural Analysis module in Ansys and the test data, differences in stress, elongation, and elastic deformation between isotropic ABS and orthotropic ABS-CARBON materials were observed.