The Effect of Three Dimensional Printed Infill Pattern on Structural Strength

OpenAlex İngilizce

Bu çalışmanın amacı; Ergiterek Yığma ile Modelleme tekniğiyle (FDM-Fused Deposition Modeling), Polilaktik Asit (PLA-PolylacticAcid) malzeme kullanılarak oluşturulan dolgu geometrisinin mukavemete olan etkisinin analiz edilmesi ve kıyaslanmasıdır. Kıyaslama ve analiz için; yaygın olarak kullanılmasından dolayı doğrusal (linear), altıgen (hexagonal) ve elmas (diamond) tipi geometriler seçilmiştir. Çekme testi numuneleri Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD-ComputerAided Design) metotları kullanarak hazırlanmış ve Bilgisayar Destekli Mühendislik (CAE-Computer Aided Engineering) yöntemleriyle analiz edilmiştir. Çekme testi simülasyonu için tüm numuneler %50 doluluk oranıyla hazırlanmıştır. Örneklerin kabuğu (shell) 0,8 mm kalınlıkta oluşturulmuştur. 3B baskı numuneleri, doğrusal, altıgen ve elmas tipi dolgu türleriyle tasarlanmış ve üretilmiştir. Analiz ve baskı süresini azaltmak için katman yükseklikleri 0,4 mm olarak seçilmiştir. Ayrıca, baskı ürünlerinden daha iyi sonuçlar alabilmek için piramit olarak adlandırılan yeni bir geometrik dolgu tipi tasarlanmıştır. Gerçekçi çekme testi simülasyonu oluşturmak için numunelere 8 adımda, 0,04 mm değerinde düğümsel (nodal) yer değiştirmeler uygulanmıştır. Mukavemete etkisi olan anahtar parametreler simülasyon sonuçlarından elde edilmiştir.Elde edilen sonuçlar; oluşan maksimum gerilimin, dökme PLA ile oluşturulan numune için 7,6 ile 68,6 MPa aralığında olduğu halde, elmas dolgulu numune için 112,3 MPa'ya kadar yükseldiğini göstermiştir. Diğer bir önemli nokta olarak, elmas dolgulu numunenin stres değeri, beşinci aşamada ham malzemenin son çekme mukavemetine (UTS-Ultimate Tensile Strength) yakın olan 70,7 MPa değerine ulaşmış olmasıdır. Numunelerin %50 doluluk oranıyla üretilmesinden dolayı UTS değerleri 35 MPa olarak kabul edilerek simülasyonun üçüncü veya dördüncü basamaklarında kırıldığı sonucuna varılabilir. Oluşturulan farklı dolgu geometrilerinde; yaklaşık 2 ile 12 MPa aralıktaki gerilme farkları birinci ve beşinci adımlar arasında gözlemlenmiştir. En yüksek gerilim elmas geometri için oluşmuştur. Bu durum en düşük yoğunluk ve geometriye bağlı olarak açıklanabilir. Sonuç olarak, yapısal mukavemet değerlendirmesi (Altıgen> Doğrusal> Elmas) şeklinde elde edilmiştir.