ABS/PVC karışık polimer çekirdekli sandviç panellerin mekanik ve eğılme karakteristikleri üzerine nano katkı maddeleri ve malzeme ekstrüzyon parametrelerinin deneysel ve sayısal incelemesi

Bu tez, erimiş biriktirme modellemesi (EBM) kullanılarak üretilen kompozit çekirdek kabuk yapıların eğilme tepkisi üzerinde farklı çekirdek yapılarının etkilerini araştırmaktadır. Çalışma, çeşitli EBM parametrelerinin ve temel matris malzemesinin kompozit yapıların mekanik özellikleri üzerindeki etkisini keşfetmektedir. Yapay sinir ağları (YSA) ile regresyon modelleme kullanılarak 3D baskı örneklerinin düzlem içi ve düzlem dışı elastiklik modülü ve maksimum çekme mukavemeti gibi mekanik değişkenleri tahmin etmektedir. Karınca kolonisi optimizasyonu (KKO) kullanarak EBM parametrelerini ve malzeme bileşimini optimize etmek için optimizasyon teknikleri uygulanarak mekanik performansı artırılmaktadır. Elde edilen regresyon modelleri mekanik özelliklerdeki değişimleri analiz etmek için çubuk grafikleri ve yüzey tepkileri ile görselleştirilmekte ve optimizasyon algoritmaları, yanıt değişkenlerini bireysel ve toplu olarak maksimize eden malzeme ekstrüzyon parametrelerini belirlemektedir. Çalışmada, PVC ve karbon nanofiber (CNF) gibi katkı maddelerinin, 3D baskı örneklerinin ve kompozit çekirdek kabuk sandviç panel (KÇKSP) numunelerinin mekanik özellikleri üzerindeki etkisi hakkında bilgiler sunulmaktadır. Çalışma, malzeme ekstrüzyon parametrelerinin ve katkı maddelerinin uyumluluğunun, özellikle malzeme ekstrüzyon parametrelerinin dikkatli seçimi ve optimize edilmesiyle 3D baskı malzemelerinin mekanik özelliklerinin belirli uygulamalara uygun şekilde şekillendirilebileceğini vurgulamaktadır. Ayrıca, araştırma, EBM'nin özelleştirilmiş mekanik özelliklere sahip kompozit çekirdek kabuk yapıların üretimi için geçerli bir üretim tekniği olarak potansiyelini göstermektedir. Çekirdek yapılarının ve EBM parametrelerinin optimize edilmesiyle, üretilen yapıların eğilme tepkisi ve genel performansı artırılabilmektedir. Bu araştırmanın sonuçları, özellikle kompozit çekirdek kabuk yapılarının bağlamında, eklemeli imalatın ilerlemesine katkıda bulunmaktadır. Bulgular, EBM süreçlerini ve malzeme bileşimlerini optimize etme konusunda mühendisler ve araştırmacılar için değerli bir bilgi sunmaktadır. Bu çalışmanın temel bulguları şunları içermektedir: Ana eksenlerin farklı yönelimlerinde üretilen 3D baskı örneklerinin mekanik özelliklerinin analizi, PVC katkısının özellikle daha düşük ekstrüzyon hızlarında ve baskı yönelimlerinde düzlem içi sertliği iyileştirdiğini göstermektedir. CNF varlığının ise farklı baskı yönelimlerinde sertliğe sınırlı etkisi vardır. Nihai mukavemetin incelenmesi, PVC'nin tek başına etkili bir şekilde artırmadığını, ancak CNF katkısının artan ekstrüzyon hızlarına bağlı olarak azalmayı engellediğini özellikle [0/90°] raster yönelimli örneklerde göstermektedir. CNF'nin katılması, ABS ve PVC molekülleri arasındaki mekanik bağlantılarla birlikte bir yük taşıma ağı oluşturarak numunelerin nihai mukavemetini artırmaktadır. Hibrit dairesel/üçgen dalgalı çekirdekler ile KÇKSP'lerin yanıt yüzeyi analizi, malzeme ekstrüzyon parametrelerinin ve polimer bileşiminin eğilme tepkisine olan etkisini açıklamaktadır. PVC katkısı eğilme sertliği artırırken, CNF varlığı özellikle daha yüksek ekstrüzyon hızlarında sertliği azaltabilmektedir. Optimizasyon süreci, optimal parametre kombinasyonlarının genellikle matris içinde CNF olmadığı örnekleri içerdiğini, ancak PVC konsantrasyonu daha yüksek bileşimlerde CNF katkısının mekanik ve eğilme tepkisine olumlu etkisi olabileceğini göstermektedir. CNF konsantrasyonu, PVC oranı ve ekstrüzyon parametrelerinin istenen mekanik özelliklerin elde edilmesi ve 3D baskı yapılarının performansının şekillendirilmesi açısından önemlidir.