3 Boyutlu (3D) yazıcıda üretilen polilaktik asit (PLA) numunelerinin mekanik özelliklerine dolgu maddesi yoğunluğunun etkisi

Bu çalışmada, 3D yazıcı ile üretilen PLA (Polilaktik Asit) numunelerinin mekanik, termal ve maliyet analizleri gerçekleştirilmiş ve poliüretan köpük ile epoksi reçine dolgu malzemelerinin bu özelliklere etkileri incelenmiştir. ASTM D638 ve D5023 standartlarına uygun olarak hazırlanan %10 ve %20 doluluk oranlarına sahip PLA numuneleri, dolgu malzemeleri ile desteklenmiş ve çekme, eğme testleri gibi mekanik testlere tabi tutulmuştur. Ayrıca, dolgu malzemelerinin dağılımı ve termal davranışlarını incelemek için SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) ve TGA (Termal Gravimetrik Analiz) yöntemleri kullanılmıştır. Çekme testi sonuçlarına göre, poliüretan köpük dolgu, PLA'nın rijitliğini %16-22 oranında artırmış, ancak maksimum gerilme ve uzama değerlerinde yalnızca %10-15 düzeyinde sınırlı bir iyileşme sağlamıştır. Buna karşılık, epoksi reçine dolgu, PLA'nın mekanik dayanımını artırarak maksimum gerilme değerlerinde %20, uzama değerlerinde ise %15'e kadar bir artış sağlamıştır. Eğme testi sonuçlarında, kontrol grubu (dolgu malzemesi içermeyen PLA), en yüksek elastisite modülü (3177 N/mm²) ve maksimum gerilme değerlerine (91,59 N/mm²) sahip olurken, dolgu malzemeleri ile desteklenmiş PLA numunelerinde bu değerlerde %10-30 arasında bir düşüş gözlemlenmiştir. Ancak, epoksi reçine dolgulu PLA, poliüretan dolgulu PLA'ya kıyasla %15 daha iyi mekanik performans sergilemiştir. Termal analizler, poliüretan dolgunun PLA'nın termal kararlılığını %5-7 arasında bir miktar düşürdüğünü, epoksi reçinenin ise termal kararlılığı %8-10 artırdığını göstermiştir. SEM görüntüleri, poliüretan dolgunun matriks içinde düzensiz bir şekilde dağıldığını ve kümelenmelere yol açtığını ortaya koyarken, epoksi reçinenin PLA ile daha homojen bir dağılım ve güçlü bir ara yüzey bağı oluşturduğunu göstermiştir. Maliyet analizi sonuçları, poliüretan dolgulu PLA'nın düşük maliyetli uygulamalar için uygun olduğunu, epoksi reçine dolgulu PLA'nın ise maliyetinin %19 daha yüksek olmasına rağmen, yüksek performans gerektiren uygulamalar için avantajlı olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, bu çalışma, dolgu malzemelerinin PLA'nın mekanik ve termal özelliklerini geliştirme potansiyelini ortaya koymuş, dolgu türü ve doluluk oranının optimize edilmesi gerektiği vurgulanmıştır. Bu çalışma, PLA'nın özelleştirilerek farklı endüstriyel alanlara uyarlanabileceğini göstermektedir.