Oksetik (auxetıc) kompozit malzemelerin geliştirilmesi

Son yıllarda eklemeli imalat (Eİ) olarak hayatımızda yer alan üç boyutlu yazıcı teknolojisi hızla yaygınlaşmakta ve gelişmektedir. Uzay, savunma, havacılık, spor, otomotiv, gıda, biyomedikal, inşaat ve tıp gibi alanlarda hızlı bir şekilde yer bularak son zamanların en yaygın kullanılan teknolojileri arasındadır. Üç boyutlu yazıcıların farklı tipleri ve çalışılabilecek geniş malzeme yelpazesiyle metal ve seramik malzemelerin yanısıra termoplastik malzemelerinde yaygın kullanımıyla bilimsel araştırmalarda farklı konuların ele alınması mümkün olmuştur. Üç boyutlu yazıcılarda PLA (Polilaktik Asit) malzemesi yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. PLA termoplastik polimerler olduğu için geri dönüştürülebilir malzemedir. PLA, biyo çözünür özelliği ile medikal ve ambalaj alanında yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu çalışma kapsamında, sandviç kompozitlerde yenilikçi çekirdek yapı tasarımı ve üretimi gerçekleştirmek için eklemeli imalat yöntemi kullanılmıştır. Pozitif Poisson oranına sahip oksetik olmayan geleneksel Bal Peteği yapısı ile negatif Poisson oranına sahip Yeniden Girintili ve tasarımda modifikasyon gerçekleştirilerek Geliştirilmiş Yeniden Girintili çekirdek tasarımı üretilmiştir. Üç farklı tasarıma sahip yapılar için eklemeli imalat yöntemi ile katmanlı üretim gerçekleştirilmiştir. Çekme, üç nokta eğme ve basma testi için ASTM standartlarına uygun numuneler üretilmiştir. 3B baskı ile üretilen basma ve üç nokta eğme numunelerinin karbon elyaf ve epoksi malzemeleriyle çekirdek yapının alt ve üst yüzeyleri kaplanması sağlanmıştır. Böylece sandviç kompozit yapı oluşturulmuştur. Gerçekleştirilen testlere göre numunelerin mekanik özellikleri ve farklı tasarıma sahip çekirdek hücrelerin Poisson oranları incelenmiştir. Literatürde gerçekleştirilen çalışmalara göre negatif Poisson oranına sahip oksetik özellikteki Yeniden Girintili tasarımların geleneksel pozitif Poisson oranına sahip oksetik olmayan Bal Peteği tasarımına göre daha üstün üç nokta eğme ve basma dayanım değeri olduğu tespit edilmiştir. Yapılan bu çalışmanın sonucunda üç nokta eğme testine göre Geliştirilmiş Yeniden Girintili sandviç yapıda geleneksel Bal Peteği ve Yeniden Girintili sandviç yapıya göre daha yüksek mukamevete sahip olduğu gözlemlenmiştir. Üç nokta eğme testinde Bal Peteği sandviç yapı 142,15 MPa, Yeniden Girintili sandviç yapı 150,68 MPa ve Geliştirilmiş Yeniden Girintili sandviç yapı 160,83 MPa değerlerine ulaştığı görülmektedir. Gerçekleştirilen basma testine göre Geliştirilmiş Yeniden Girintili sandviç yapıda geleneksel Bal Peteği ve Yeniden Girintili sandviç yapıya göre daha yüksek mukavemete sahip olduğu gözlemlenmiştir. Basma testinde Bal Peteği sandviç yapı 88,7 MPa, Yeniden Girintili sandviç yapı 114,66 MPa ve Geliştirilmiş Yeniden Girintili sandviç yapı 125 MPa değerlerine ulaştığı görülmektedir. Gerçekleştirilen bu çalışma kapsamında en yüksek üç nokta eğme ve basma dayanımına sahip Geliştirilmiş Yeniden Girintili sandviç yapı olduğu hem deneysel, hem de analiz verilerine göre doğrulanmıştır. En düşük üç nokta eğme ve basma dayanımına sahip tasarım ise geleneksel Bal Peteği sandviç kompozit yapısına ait olduğu tespit edilmiştir.