Journals / Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi / 2020 / Cilt: 8 - Sayı: 1

The Effects of Process Parameters on Mechanical Properties and Microstructures of Parts in Fused Deposition Modeling

Eriyik Biriktirme Yönteminde Üretim Parametrelerinin Mekanik Özelliklere Ve Parçaların İç Yapısına Etkisinin İncelenmesi

Pages
617–630
Publication Date
2022-10-12
DOI
—
🏛️Bibliographic metadata and full text access for this article are provided via DergiPark.
DergiPark Record ↗
✨

AI Summary & Key Takeaways

AI Insight
⚡ TL;DR(Too Long; Didn't Read)

The results show that the increase in the infill density exhibited an increase in the mechanical properties in all parts and the different build angles have significant effect on determination of mechanical properties.

📌 3 Key Takeaways

🎯
Objective & Hypothesis:Fused deposition modeling is an additive manufacturing technology that produces parts layer by layer deposition of semi molten thermoplastic materials.
📊
Key Findings & Data:Although there are many technologies that can be used for the production of plastic based parts in additive manufacturing, the most preferred method is Fused deposition modeling due to low costs, minimal wastage and the ease of use.
💡
Conclusion & Impact:The results show that the increase in the infill density exhibited an increase in the mechanical properties in all parts and the different build angles have significant effect on determination of mechanical properties.
🔬Design:Modeling & Simulation
📍Scope:Comprehensive Sample
⚙️Variables:Eriyik biriktirme yöntemi · Üretim parametreleri · Polimer matrisli kompozitler

Abstract

Fused deposition modeling is an additive manufacturing technology that produces parts layer by layer deposition of semi molten thermoplastic materials. Although there are many technologies that can be used for the production of plastic based parts in additive manufacturing, the most preferred method is Fused deposition modeling due to low costs, minimal wastage and the ease of use. In addition to the advantages of the method, it has many process parameters. These parameters have an effect on the mechanical properties of the manufactured parts. In this study, test samples were produced from ABS Plus and carbon fiber reinforced ABS composite materials by using two different process parameters as build angle and infill density then tensile tests were performed on the produced samples. As a result of tensile tests, the effects of the process parameters on the mechanical properties of the parts were investigated. Scanning electron microscopy images were taken from the fracture surfaces and the changes caused by the process parameters were evaluated. The results show that the increase in the infill density exhibited an increase in the mechanical properties in all parts and the different build angles have significant effect on determination of mechanical properties.

Özet

Eriyik biriktirme yöntemi termoplastik esaslı malzemelerin yarı eriyik hale getirilerek birbiri üstüne katman katman yığılması ile üretim gerçekleştiren bir eklemeli imalat teknolojisidir. Eklemeli imalatta plastik esaslı parçaların üretimi için kullanılabilecek birçok teknoloji bulunmasına karşın, düşük maliyet, düşük artık malzeme oranları ve kullanım kolaylığı gibi nedenlerle en çok tercih edilen yöntem eriyik biriktirme yöntemidir. Yöntem sunduğu avantajların yanı sıra birçok üretim parametresine sahiptir. Bu parametreler üretilen parçaların mekanik özellikleri üzerinde etkili olmaktadır. Bu çalışmada üretim açısı ve doluluk oranı olmak üzere iki farklı üretim parametresi kullanılarak, ABS Plus ve karbon elyaf takviyeli ABS kompozit malzemelerinden test numuneleri üretilmiş ve üretilen numunelere çekme testleri uygulanmıştır. Çekme testleri sonucu üretim parametrelerinin parçaların mekanik özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Kırık yüzeylerden Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) görüntüleri alınarak, üretim parametrelerinin parça içyapısında meydana getirdiği değişimler değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlarda, doluluk oranının artması tüm numunelerde iyi mekanik özellikler gösterirken, farklı üretim açılarının mekanik özellikler üzerinde önemli etkiye sahip olduğu görülmüştür.

🔖

Cite This Article

ÇOLAK, O., KARAMAN, E. (2022). The Effects of Process Parameters on Mechanical Properties and Microstructures of Parts in Fused Deposition Modeling. Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, Cilt: 8 - Sayı: 1, 617–630. https://ajindex.com/articles/494172

📄 Full Text PDF Viewer

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

References (12)

  1. A. L. Verhoef, B. W. Budde, C. Chockalingam, B. G. Nodar ve A. J. van Wijk, “The effect of additive manufacturing on global energy demand: An assessment using a bottom-up approach,” Energy Policy, c. 112, ss. 349-360, 2018
  2. I. Gibson, W. D. Rosen ve B. Stucker, Additive manufacturing technologies, 2. Baskı, New York, USA: Springer, 2010, ss. 147-173
  3. B. Sağbaş, “Surface texture characterization and parameter optimization of fused deposition modelling process,” Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, c. 6, s.4, ss. 1028-1037, 2018
  4. K. J. Christiyan, U. Chandrasekhar, K. Venkateswarlu, “A study on the influence of process parameters on the Mechanical Properties of 3D printed ABS composite,” IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, c. 114, s. 1, 2016
  5. J. M. Chacón, M. A. Caminero, E. García-Plaza, P. J. Núñez, “Additive manufacturing of PLA structures using fused deposition modelling: Effect of process parameters on mechanical properties and their optimal selection,” Materials & Design, c. 124, ss. 143-157, 2017
  6. T. J. Coogan, D. O. Kazmer, “Bond and part strength in fused deposition modeling,” Rapid Prototyping Journal, c. 23, s. 2, ss. 414-422, 2017
  7. B. M. Tymrak, M. Kreiger and J. M. Pearce, “Mechanical properties of components fabricated with open-source 3-D printers under realistic environmental conditions,” Materials and Design, c. 58, ss. 242-246, 2014
  8. P. J. Nuñez, A. Rivas, E. García-Plaza, E. Beamud and A. Sanz-Lobera, “Dimensional and surface texture characterization in fused deposition modelling (FDM) with ABS Plus,” Procedia Engineering, c. 132, ss. 856-863, 2015
  9. M. Fernandez-Vicente, W. Calle, S. Ferrandiz, A. Conejero, “Effect of infill parameters on tensile mechanical behavior in desktop 3D printing,” 3D printing and additive manufacturing, c. 3, s. 3, ss. 183-192, 2016
  10. M. Vishwas, C. K. Basavaraj, M. Vinyas, “Experimental investigation using taguchi method to optimize process parameters of fused deposition Modeling for ABS and nylon materials,” Materials Today: Proceedings, c. 5 s. 2, ss. 7106-7114, 2018
  11. M. Kam, H. Saruhan, A. İpekçi, “Farklı doldurma şekillerinin üç boyutlu yazıcılarda üretilen ürünlerin mukavemetine etkisi,” Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, c. 7, s. 3, ss. 951-960, 2019
  12. W. Zhong, F. Li, Z. Zhang, L. Song ve Z. Li, “Short fiber reinforced composites for fused deposition modeling,” Materials Science and Engineering: A, c. 301, s. 2,