Tel Eritmeli İlkörnekleme (FDM) ile Üretilen Sandviç Yapıların Mekanik Davranışı Üzerinde Dolgu Parametrelerinin Etkisinin İncelenmesi

Yıl 2024, Cilt: 7 Sayı: 1, 247 - 262, 22.01.2024

Volkan Arıkan

https://doi.org/10.47495/okufbed.1312641

Cited By: 1

Öz

Bu çalışma, Fused Deposition Modeling (FDM) tekniği kullanılarak üretilen sandviç yapıların mekanik davranışı üzerinde dolgu desenlerinin etkisini incelemektedir. Polilaktik Asit (PLA), tercih edilen birincil malzeme olarak seçilmiştir ve mekanik özellikleri ile biyolojik olarak çözünebilir olmasıyla bilinmektedir. Cubic, Line, Triangular, Trihexagonal, Octet ve Gyroid olmak üzere altı farklı dolgu deseni, farklı dolgu yoğunlukları (20%, 30% ve 40%) ile birlikte kullanılarak sandviç yapılar üretilmiştir. Numuneler, kenar yönde basınç dayanım testlerine tabi tutulmuş ve kuvvet-deplasman eğrileri yapıların performansını değerlendirmek için analiz edilmiştir. Sonuçlar, Cubic dolgu deseninin tüm dolgu yoğunluklarında üstün mukavemet sergilediğini, diğer desenlerin performansta farklılıklar gösterdiğini ortaya koymuştur. Ayrıca, hasar tiplerinin analizi, dolgu deseni ve yoğunluğuna bağlı olarak çekirdek kayması ve yüzey plakasının burkulması gibi farklı hata modlarını göstermiştir. Bu bulgular, FDM ile üretilen sandviç yapıların mekanik özelliklerini artırmada dolgu desenlerinin rolünü anlamamıza katkı sağlamaktadır.

Anahtar Kelimeler

Eklemeli imalat, Sandviç yapılar, Dolgu deseni, Dolgu yoğunluğu

Investigation of the Effect of Infill Parameters on the Mechanical Behavior of Sandwich Structures Fabricated via Fused Deposition Modeling (FDM)

Öz

This study focuses on the investigation of infill patterns and their influence on the mechanical behavior of sandwich structures fabricated using the Fused Deposition Modeling (FDM) technique. Polylactic Acid (PLA) was chosen as the primary material, known for its favorable mechanical properties and biodegradability. Six different infill patterns, including Cubic, Line, Triangular, Trihexagonal, Octet, and Gyroid, were employed to fabricate sandwich structures with varying infill densities (20%, 30%, and 40%). The samples were subjected to edgewise compressive strength tests, and the force-displacement curves were analyzed to evaluate the performance of the structures. The results revealed that the Cubic infill pattern exhibited superior strength in all infill densities, while other patterns showed variations in performance. Moreover, the analysis of damage types indicated different failure modes, such as core shear and facesheet buckling, depending on the infill pattern and density. These findings contribute to understanding the role of infill patterns in enhancing the mechanical properties of sandwich structures fabricated via FDM.

Anahtar Kelimeler

Additive Maufacturing, Sandwich Structures, Infill patterns, Infill Density

Kaynakça

• Algarni M. The Influence of raster angle and moisture content on the mechanical properties of PLA parts produced by fused deposition modeling. Polymers 2021; 13(2): 237-249.
• Araújo H., Leite M., Ribeiro A., Deus AM., Reis L., Vaz MF. Investigating the contribution of geometry on the failure of cellular core structures obtained by additive manufacturing. Frattura ed Integrità Strutturale 2019; 13(49): 478-486.
• Baca Lopez DM., Ahmad R. Tensile mechanical behaviour of multi-polymer sandwich structures via fused deposition modelling. Polymers 2020; 12(3): 651-663.
• Bergan A. A numerical study on the edgewise compression strength of sandwich structures with facesheet-core disbonds. In: 58th AIAA/ASCE/AHS/ASC Structures, Structural Dynamics, and Materials Conference, 2017, American Institute of Aeronautics and Astronautics.
• Chalgham A., Ehrmann A., Wickenkamp I. Mechanical properties of FDM printed PLA parts before and after thermal treatment. Polymers 2021; 13(8): 1239-1249.
• Chen RS. Effect of curing process on mechanical properties of honeycomb-core sandwich plates. Composites Engineering 1994; 4(4): 445-458.
• Dong H., Gao X., Wei M. Quality prediction of fused deposition molding parts based on improved deep belief network. Computational Intelligence and Neuroscience 2021; 2021: 1-14.
• Eryildiz M. Experimental investigation and simulation of 3D printed sandwich structures with novel core topologies under bending loads. International Polymer Processing 2023; 38: 277-289.
• Farid T., Debby S., Mia R., Suryani IO., Djamari DW., Budiman BA., Nandiyanto ABD. The influence of infill density and pattern on the mechanical and fracture behavior of 3D printed structure subjected to uniaxial tensile load. Journal of Engineering Science and Technology 2022; 17(5): 3254-3266.