Eriyik yığma yöntemiyle üretilen sürekli fiber takviyeli kompozit malzemelerin darbe davranışlarının deneysel olarak incelenmesi

Eklemeli üretim son yarım yüzyılda gelişen ve gelecek vaat eden bir üretim teknolojisidir. Nihai ürünü elde edebilmek için katman temelli üretim metodunu benimsemiştir. Son yıllarda bu konu üzerine binlerce çalışma yapılmakla birlikte halen mekanik özelliklerle özellikle de darbe dayanımı ile ilgili boşluklar bulunmaktadır. Bu çalışma da önce katman kalınlığı, doluluk oranı, dolgu tipi ve çarpma hızının kırılma mekaniği üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu işlem için düşen ağırlık darbe testi uygulanmıştır. Üretim parametrelerinin araştırılması için ABS ve PLA malzemeden üretilen numuneler kullanılmıştır. Bütün numuneler Eriyik Yığma Yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Katman kalınlığı için 0,2, 0,15, 0,1 mm katman kalınlıkları, dolgu tipleri için lineer, kübik, üçgen, eş merkezli, kübik alt bölümlü ve tetrahedral dolgu tipleri incelenmiştir. Ayrıca kübik alt bölümlü dolgusunda %20, %40, %60 ve %80 doluluk oranı, lineer dolgusunda %20, %40, %60, %80 ve %100 doluluk oranı incelenmiştir. Test sonuçları incelendiğinde katman kalınlığının kırılma mekaniğine herhangi bir etkisi olmadığı görülmekle beraber darbe dayanımını arttırdığı görülmüştür. Farklı dolgu tiplerinin farklı kırılma mekaniklerine sahip olduğu ve farklı miktarlarda enerjiyi sönümlediği incelenmiştir. Son olarak doluluk oranı arttıkça malzemenin tokluğunun arttığı ve daha fazla enerji sönümlediği gözlemlenmiştir. Bu çalışmanın ardından vakum infüzyon yöntemi ile EYY birleştirilerek sürekli fiber takviyeli 3B numuneler üretilmiştir. Takviye malzemesi olarak cam fiber ve karbon fiber, matris malzemesi olarak ABS ve bağlayıcı olarak epoksi reçine kullanılmıştır. Yeni geliştirilen üretim yöntemiyle çekme ve darbe numuneleri üretilmiş ve test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar saf ABS numune ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen bulgular cam fiberin darbe dayanımı artırdığı ancak çekme dayanımını düşürdüğü yönündedir. Karbon fiber takviyesinin ise darbe dayanımını değiştirmediği ve çekme dayanımını düşürdüğü gözlemlenmiştir. Bunun sebebi katmanlar arası ve katman-fiber yapışmasının yeterli derecede sağlanamamış olmasıdır. Bu sebeple yük dengeli bir şekil de malzemeye dağılamamıştır. Ancak her iki takviye malzemesi de numunenin kırılma mekaniğini etkilemiş ve daha az hasara uğramasına sebep olmuştur.