Dergiler / Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi / 2023 / Cilt: 9 Sayı: 2

Eklemeli İmalat ile Üretilen PLA Yapılarda Dolgu Geometrisi ve Gözenek Oranının Mekanik Özelliklere Etkisi

The Effects of Infill Geometry and Porosity Ratio on Mechanical Properties of PLA Structures Produced by Additive Manufacturing

Sayfa
291–303
Yayın Tarihi
2023-08-31
DOI
—
🏛️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)

Octet dolgu geometrili yapıda en yüksek çekme dayanımı elde edilirken, Cross dolgu geometrili yapıda en fazla şekil değişimi görülmüştür.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Eklemeli imalat (Eİ) yöntemi, geleneksel üretim teknikleri ile imalatı zor olan kompleks geometrili parçaların kolay bir şekilde üretilmesini sağlayan bir imalat metodudur.
📊
Temel Bulgular & Veri:Bu imalat yönteminde, üretilecek olan modelin 3D verileri yardımıyla malzeme katmanlar halinde yığılarak parçalar üretilmektedir.
💡
Sonuç & Katkı:Octet dolgu geometrili yapıda en yüksek çekme dayanımı elde edilirken, Cross dolgu geometrili yapıda en fazla şekil değişimi görülmüştür.
🔬Tür:Modelleme & Sayısal Simülasyon
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Eklemeli İmalat · Eriyik Yığma · Dolgu geometrisi

Özet

Eklemeli imalat (Eİ) yöntemi, geleneksel üretim teknikleri ile imalatı zor olan kompleks geometrili parçaların kolay bir şekilde üretilmesini sağlayan bir imalat metodudur. Bu imalat yönteminde, üretilecek olan modelin 3D verileri yardımıyla malzeme katmanlar halinde yığılarak parçalar üretilmektedir. Eriyik yığma modelleme (EYM) yöntemi termoplastik malzemelerden parça üretiminde sıklıkla kullanılan bir Eİ yöntemidir. Bu çalışmada, PLA malzemeden üretilen parçalarda farklı dolgu geometrisi ve gözenek oranının bu parçaların mekanik özelliklerine etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Parçaların mekanik davranışlarını araştırmak amacıyla çekme, basma ve darbe deneyleri ilgili standartlara göre yapılmış ve karşılaştırılan mekanik özellikler açısından en uygun birim hücre yapısı belirlenmiştir. Bu amaçla, farklı dolgu geometrilerine (Octet, Gyroid ve Cross) ve gözenek oranlarına (%50, %30 ve %20) sahip numuneler parçalar numuneler her bir deney standardına uygun boyutlarda modellenmiş ve EYM yöntemiyle üretilmiştir. Genel olarak, tüm dolgu geometrilerinde gözeneklilik oranının artmasıyla mekanik özelliklerin kötüleştiği görülmüştür. Octet dolgu geometrili yapıda en yüksek çekme dayanımı elde edilirken, Cross dolgu geometrili yapıda en fazla şekil değişimi görülmüştür.

Abstract

The fabrication of intricately formed parts, challenging with the traditional manufacturing approach, is facilitated by additive manufacturing (AM). Stacking the material layer by layer and using the 3D data from the model, parts are created using this technique. The design of parts with various porosities inside the same cell structure and industry sector-specific manufacture are both made possible by this technology. With varied infill geometries and porosity ratios, pieces made from PLA material with different mechanical properties were compared in this study. Parts were made for this purpose using fused deposition modeling (FDM) and various infill geometries (Octet, Gyroid, and Cross). The unit cell size for infill geometries was set at 5x5x5mm, and test samples with porosities of 50%, 30%, and 20% were created. Tensile, compression, and impact tests were conducted to examine the mechanical behavior of these parts, and the best unit cell structure was selected based on the assessed mechanical properties. In general, it was found that all fill geometries' mechanical qualities declined with increasing porosity ratio. The Octet infill geometry structure had the maximum tensile strength. However, the Cross infill geometry sample had the most significant deformation.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

YEŞİLOĞLU, R., ÖZMEN, R., GÜNAY, M. (2023). Eklemeli İmalat ile Üretilen PLA Yapılarda Dolgu Geometrisi ve Gözenek Oranının Mekanik Özelliklere Etkisi. Gazi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt: 9 Sayı: 2, 291–303. https://ajindex.com/articles/960505

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (1)

  1. J. Wu, N. Aage, R. Westermann and O. Sigmund, "Infill Optimization for Additive Manufacturing-Approaching Bone-Like Porous Structures," IEEE Trans. Vis. Comput. Graph., vol. 24, no. 2, pp. 1127-1140, January 2017. doi:10.1109/ TVCG.2017.2655523 [2] L. Lu, A. Sharf, H. Zhao, Y. Wei, Q. Fan, X. Chen, Y. Savoye, C. Tu, D. Cohen-Or and B. Chen, "Build-to-last: Strength to weight 3D printed objects," ACM Trans. Graph., vol. 33, no. 4, pp. 1–10, July 2014. doi:10.1145/2601097.2601168 [3] W. Wang, T.Y. Wang, Z. Yang, L. Liu, X. Tong, W. Tong, J. Deng, F. Chen and X. Liu, "Cost-effective printing of 3D objects with skin-frame structures," ACM Trans. Graph., vol. 32, no. 6, pp. 1-10, November 2013. doi:10.1145/ 2508363.2508382 [4] V.S. Deshpande, N.A. Fleck and M.F. Ashby, "Effective properties of the octet-truss lattice material," J. Mech. Phys. Solids., vol. 49, no. 8, pp. 1747-1769, August 2001. doi:10.1016/S0022-5096(01)00010-2 [5] L. Baich, G. Manogharan and H. Marie, "Study of infill print design on production cost-time of 3D printed ABS parts," Int. J. Rapid Manuf., vol. 5, no:3-4, pp 308-319, February 2016. doi:10.1504/ijrapidm.2015.074809 [6] M. Fernandez-Vicente, W. Calle, S. Ferrandiz and A. Conejero, "Effect of Infill Parameters on Tensile Mechanical Behavior in Desktop 3D Printing," 3D Print. Addit. Manuf., vol. 3, no. 3, pp. 183-1923, September 2016. doi:10.1089/3dp.2015.0036 [7] K.S. Kumar, R. Soundararajan, G. Shanthosh, P. Saravanakumar and M. Ratteesh, "Augmenting effect of infill density and annealing on mechanical properties of PETG and CFPETG composites fabricated by FDM," Mater. Today Proc., vol. 45, no. 2, pp. 2186-2191, May 2021. doi:10.1016/j.matpr.2020.10.078 [8] S. Ganeshkumar, S.D. Kumar, U. Magarajan, S. Rajkumar, B. Arulmurugan, S. Sharma, C. Li, R.A. Ilyas and M.F. Badran, "Investigation of Tensile Properties of Different Infill Pattern Structures of 3D-Printed PLA Polymers: Analysis and Validation Using Finite Element Analysis in ANSYS," Materials, vol. 15, no. 15, pp. 5142, June 2022. doi:10.3390/ma15155142 [9] C. Lubombo and M.A. Huneault, "Effect of infill patterns on the mechanical performance of lightweight 3D-printed cellular PLA parts," Mater. Today Commun., vol. 17, pp. 214-228, December 2018. doi:10.1016/j.mtcomm.2018.09.017 [10] A. Tsouknidas, M. Pantazopoulos, I. Katsoulis, D. Fasnakis, S. Maropoulos and N. Michailidis, "Impact absorption capacity of 3D-printed components fabricated by fused deposition modelling," Mate