KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi / 2026 / Cilt: 26 Sayı: 3

3D Baskılı Polimer Kafes Takviyeli Çimento Harçlarının Basınç Dayanımı ve Ultrasonik Darbe Hızı Üzerine Bileşen Parametrelerinin Etkisi

Effect of Ingredient Parameters on the Compressive Strength and Ultrasonic Pulse Velocity of 3D-Printed Polymer Lattice-Reinforced Cement Mortars

Serhat Demirhan(Batman Üniversitesi)0000-0001-5448-9495
Mehmet Ali Erçetin(BATMAN ÜNİVERSİTESİ)0000-0001-7583-0832
Oktay Adıyaman(BATMAN ÜNİVERSİTESİ)0000-0002-2674-3836
Fatime Erez0009-0001-8679-773X
Sayfa
693–704
Yayın Tarihi
2026-06-03
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Araştırmanın bulguları, ileri üretim teknikleri ile malzeme mühendisliğinin birleşiminin yapı sektöründe sürdürülebilir ve verimli uygulamalara kapı aralayabileceğini göstermektedir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Mevcut deneysel çalışmada, 3B yazıcı teknolojisi ile üretilen polimerik kafes sistemlerinin, çimento esaslı malzemelerin farklı tasarım parametreleri ile birlikte kullanılmasıyla üretilen kompozitin temel mühendislik özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Bu harçlar, PETG malzemesiyle üretilmiş rombiküboktahedron geometrisindeki kafes yapılarla üretilen kompozitler halinde değerlendirilmiştir.
💡
Sonuç & Katkı:Araştırmanın bulguları, ileri üretim teknikleri ile malzeme mühendisliğinin birleşiminin yapı sektöründe sürdürülebilir ve verimli uygulamalara kapı aralayabileceğini göstermektedir.
🔬Tür:Laboratuvar & Saha Deneyi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:3B yazıcı · PETG · polimerik kafes

Özet

Mevcut deneysel çalışmada, 3B yazıcı teknolojisi ile üretilen polimerik kafes sistemlerinin, çimento esaslı malzemelerin farklı tasarım parametreleri ile birlikte kullanılmasıyla üretilen kompozitin temel mühendislik özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Araştırmada temel bağlayıcı olan çimentoya ilave olarak uçucu kül, nano kalsit ve nano CaCO₃ içeren harçlar hazırlanmıştır. Bu harçlar, PETG malzemesiyle üretilmiş rombiküboktahedron geometrisindeki kafes yapılarla üretilen kompozitler halinde değerlendirilmiştir. Bu kapsamda, üretilen numunelerin 7, 28 ve 180 günlük kür yaşları için hem basınç dayanımı hem de ultrases dalgası geçiş hızı deneyleri yapılmıştır. Polimerik kafeslerin çimento esaslı kompozitlerdeki matrise kıyasla düşük basınç kapasitesine sahip olması nedeniyle basınç dayanımını artırmaktan ziyade azaltma eğiliminde olduklarını deneysel sonuçlarda görülmüştür. Bu bağlamda, 3B yazıcı teknolojisiyle üretilmiş polimerik kafes yapılar; geleneksel betonarme sistemlere alternatif ve hafif yapı çözümleri sunmaktadır. Araştırmanın bulguları, ileri üretim teknikleri ile malzeme mühendisliğinin birleşiminin yapı sektöründe sürdürülebilir ve verimli uygulamalara kapı aralayabileceğini göstermektedir.

Abstract

In the current experimental study, the effects of polymeric lattice structures produced via 3D printing technology on the fundamental engineering properties of the lattice-reinforced cement-based composites were investigated in combination with various design parameters of cement-based materials. In addition to cement as the main binder, mortars incorporating supplementary materials of fly ash, nano-calcite, and nano CaCO₃ were prepared. They were evaluated in composite form with PETG lattice structures with the geometry of rhombicuboctahedron. Within this scope, for each mixture, both compressive strength and ultrasonic pulse velocity tests were carried out for the curing ages of 7, 28, and 180 days. The experimental results revealed that Polymeric lattices have low compressive capacity compared to the matrix in cement-based composites, and as a result, it has been seen that they tend to reduce compressive strength rather than increase it. In this context, polymeric lattice structures produced via 3D printing technology offer lightweight structural solutions as an alternative to conventional reinforced concrete systems. The findings of the study indicate that integrating advanced manufacturing techniques with materials engineering can facilitate the development of sustainable and efficient practices in the construction industry.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Demirhan, S., Erçetin, M. A., Adıyaman, O., Erez, F. (2026). 3D Baskılı Polimer Kafes Takviyeli Çimento Harçlarının Basınç Dayanımı ve Ultrasonik Darbe Hızı Üzerine Bileşen Parametrelerinin Etkisi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt: 26 Sayı: 3, 693–704. https://doi.org/10.35414/akufemubid.1779301

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (27)

  1. Bhong, M., Khan, T. K., Devade, K., Krishna, B. V., Sura, S., Eftikhaar, H., Thethi, H. P., & Gupta, N. (2023). Review of composite materials and applications. Materials Today: Proceedings, Advance online publication. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.10.026.
  2. Chen, M., Chen, Z., Xuan, Y., Zhang, T., & Zhang, M. (2023). Static and dynamic compressive behaviour of 3D printed auxetic lattice reinforced ultra-high performance concrete. Cement and Concrete Composites, 139, Article 105046. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2023.105046.
  3. Çiftçi, M., & Demirhan, S. (2021). Effect of nano type and slag replacement level on cement mortars. Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, 11(2), 482–496. https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.867858.
  4. Demirhan, S. (2017). Nano malzemeler ile modifiye edilmiş yüksek performanslı hibrid lif donatılı betonlar. Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü (Doktora tezi), Ankara, 177.
  5. Demirhan, S. (2020). Combined effects of nano-sized calcite and fly ash on hydration and microstructural properties of mortars. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 20(6), 1051–1067. https://doi.org/10.35414/akufemubid.825862.
  6. Demirhan, S. (2022). Effect of different nanosized limestone formations on fiber-matrix interface properties of engineered cementitious composites. Structural Concrete, 23(3), 1890–1906. https://doi.org/10.1002/suco.202100482.
  7. Demirhan, S. (2025). A Comprehensive Review on 3D-Printed Cement-Based Lattice Structures. Civil Engineering Beyond Limits, 1, 1-18. https://doi.org/10.36937/cebel.2025.1978
  8. Egan, P. F., Khatri, N. R., Parab, M. A., & Arefin, A. M. (2022). Mechanics of 3D-printed polymer lattices with varied design and processing strategies. Polymers, 14(24), 5515. https://doi.org/10.3390/polym14245515
  9. Gödek, E., Şevik, S., & Özdilli, Ö. (2023). Pattern and filament optimization for 3D-printed reinforcements to enhance the flexural behavior of cement-based composites. Journal of Sustainable Construction Materials and Technologies, 8(1), 47–56. https://doi.org/10.47481/jscmt.1207739.
  10. Hao, W., Liu, J., & Kanwal, H. (2023). Compressive properties of cementitious composites reinforced by 3D printed PA 6 lattice. Polymer Testing, 117, Article 107811. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2022.107811.
  11. Hematibahar, M., Kharun, M., Bhowmik, A., & Romanovski, V. (2025). The SADRA Algorithm as a Framework for Sustainable Innovation: A Review of Case Studies on 3D-Printed Reinforced Concrete Beam and Fiber-Reinforced Concrete. Engineering Reports, 7(5), e70208. https://doi.org/10.1002/eng2.70208.
  12. Karabulut, M. Y., & Yazıcıoğlu, S. (2025). Üç boyutlu polimer kafes yapıları ile çimento esaslı kompozitlerin üretimi ve mekanik özelliklerinin incelenmesi. Journal of Innovative Engineering and Natural Science, 5(1), 313–326. https://doi.org/10.61112/jiens.1582330.
  13. Leclerc, J., & Zia, A. W. (2025). Techno-economic analysis of cement-based composite mortars for energy-efficient buildings. Green Technologies and Sustainability, 3, Article 100238. https://doi.org/10.1016/j.grets.2025.100238.
  14. Li, J., Cao, S., & Song, W. (2023). Flexural behavior of cementitious backfill composites reinforced by various 3D printed polymeric lattices. Composite Structures, 323, 117489. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2023.117489.
  15. Liang, Y., Yang, Y., Xin, G., Zou, Q., Ran, Q., & Qin, D. (2025). Mechanical properties and crack propagation characteristics of mudstone under different loading frequencies. Engineering Fracture Mechanics, 316, Article 110863. https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2025.110863.
  16. Liu, J., Kanwal, H., Tang, C., & Hao, W. (2022). Study on flexural properties of 3D printed lattice-reinforced concrete structures using acoustic emission and digital image correlation. Construction and Building Materials, 333, Article 127418. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2022.127418.
  17. Lothenbach, B., Scrivener, K., & Hooton, R. (2011). Supplementary cementitious materials. Cement and Concrete Research, 41(12), 1244–1256. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2010.12.001.
  18. Meng, Z., Xu, Y., Xie, J., Zhou, W., Bol, R. J., Liu, Q.-f., & Šavija, B. (2024). Unraveling the reinforcing mechanisms for cementitious composites with 3D printed multidirectional auxetic lattices using XCT. Materials & Design, 246, Article 113331. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2024.113331.
  19. Namakiaraghi, P., Yen, E., & Farnam, Y. A. (2025). Using lattice and hollow architected polymeric reinforcement to improve flexural performance of cementitious composite. Construction and Building Materials, 487, 142124. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2025.142124.
  20. Qin, S., Cao, S., Yilmaz, E., & Li, J. (2021). Influence of types and shapes of 3D printed polymeric lattice on ductility performance of cementitious backfill composites. Construction and Building Materials, 307, Article 124973. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2021.124973.
  21. Qureshi, J. (2022). A review of fibre reinforced polymer structures. Fibers, 10(3), 27. https://doi.org/10.3390/fib10030027.
  22. Salazar, B., Aghdasi, P., Williams, I. D., Ostertag, C. P., & Taylor, H. K. (2020). Polymer lattice-reinforcement for enhancing ductility of concrete. Materials & Design, 196, 109184. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.109184.
  23. Suarez-Riera, D., Restuccia, L., Falliano, D., Ferro, G. A., Tuliani, J.-M., Pavese, M., & Lavagna, L. (2024). An Overview of Methods to Enhance the Environmental Performance of Cement-Based Materials. Infrastructures, 9(6), 94. https://doi.org/10.3390/infrastructures9060094.
  24. Tang, C., Liu, J., Yang, Y. A. N. G., Liu, Y., Jiang, S., & Hao, W. (2020). Effect of process parameters on mechanical properties of 3D printed PLA lattice structures. Composites Part C: Open Access, 3, 100076. https://doi.org/10.3390/infrastructures9060094.
  25. Tang, C., Liu, J., Hao, W., & Wei, Y. (2023). Flexural properties of 3D printed graded lattice reinforced cementitious composites using digital image correlation. Materials & Design, 227, 111734. https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2020.100076
  26. Tunçel, O. (2023). Optimizing printing parameters for enhanced mechanical properties of 3D printed PLA octet lattice structures. European Mechanical Science, 7(4), 278-284. https://doi.org/10.26701/ems.1382590
  27. Xu, Y., & Šavija, B. (2024). Auxetic cementitious composites (ACCs) with excellent compressive ductility: Experiments and modeling. Materials & Design, 237, 112572. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.112572.