Eklemeli imalat ile üretilmiş sandviç kompozit kirişlerin mekanik analizi

Bu tez çalışmasında kompozit sandviç yapılarda çekirdek geometrisinin mekanik özellikler üzerindeki etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Çalışmanın temel amacı, farklı çekirdek geometrilerinin (dolu, kare, ince uzun, üçgen, bal peteği, re-entrant, arc re-entrant ve yıldız biçimli) eğme ve darbe dayanımları üzerindeki etkilerini karşılaştırmalı olarak ortaya koymaktır. Bu amaçla, karbon fiber takviyeli epoksi esaslı kabuk malzeme ile termoplastik poliüretan (TPU) çekirdek kullanılarak hibrit sandviç yapılar üretilmiştir. Kabuk yapısı Vakum Destekli Reçine İnfüzyon Metodu (VARIM) ile, çekirdek yapısı ise Eklemeli İmalat (FDM) teknolojisi ile üretilmiş ve iki bileşen yapıştırma yöntemiyle birleştirilmiştir. Yapıların mekanik performansları üç nokta eğme testi (ASTM D790) ve çentiksiz Charpy darbe testi (ASTM D6110) kullanılarak değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, üçgensel çekirdek geometrisinin 50,8 MPa eğme mukavemeti, 1,60 GPa eğme modülü ve 25,1 kJ/m² darbe dayanımı ile en yüksek performansı sergilediğini göstermiştir. Bal peteği yapı, düşük kütlesine rağmen yüksek özgül dayanım sunmuştur. Auxetic karakterli re-entrant ve arc re-entrant geometriler ise orta-yüksek rijitlik düzeyinde deformasyon kontrollü enerji yutma davranışı göstermiştir. Yıldız biçimli ve ince-uzun geometriler nispeten düşük dayanım ve yüksek deformasyon eğilimleri ile dikkat çekmiştir. Bu çalışma, farklı çekirdek geometrilerinin aynı üretim ve test koşulları altında sistematik olarak karşılaştırıldığı nadir araştırmalardan biri olup hibrit üretim yönteminin (VARIM + FDM) kompozit yapı tasarımındaki potansiyelini göstermektedir. Elde edilen bulgular, özellikle hafiflik-rijitlik-tokluk dengesi arayan havacılık, otomotiv ve yapı sektörleri için önemli mühendislik verileri sunmaktadır. Sonuç olarak, çekirdek geometrisinin malzeme performansı üzerindeki belirleyici rolü deneysel olarak doğrulanmış ve kompozit sandviç yapıların optimizasyonu için yeni bir tasarım perspektifi kazandırılmıştır.