Stereolitografi (SLA) yöntemiyle üretilen nanoparçacık katkılı polimer kafes yapıların mekanik ve termal karakterizasyonu

Eklemeli imalat yöntemleri, bilgisayar destekli tasarım (CAD) modellerinden yola çıkarak polimerler, metaller, seramikler, kompozitler ve benzeri malzemelerle ardışık katmanlar halinde üretim gerçekleştiren bir imalat teknolojisidir. Geleneksel üretim yöntemlerinden farklı olarak, eklemeli imalat süreçleri malzeme israfını en aza indirerek daha sürdürülebilir bir üretim yaklaşımı sunmaktadır. Bu yöntemler arasında yer alan stereolitografi (SLA), sıvı haldeki fotopolimer reçinenin bir ışık kaynağı aracılığıyla katman katman sertleştirilmesi prensibine dayanır. SLA yöntemi, yüksek yüzey kalitesi, büyük doğruluk ve hassasiyet sağlaması nedeniyle, karmaşık geometrilere ve ince detaylara sahip bileşenlerin üretiminde oldukça avantajlıdır. Bu çalışmada, Al₂O₃, hBN ve SiC nanopartikülleri katkılanarak SLA yöntemiyle üretilen kafes yapılarının ve numunelerin morfolojik, mekanik ve termal performansları araştırılmıştır. Çekme ve darbe numuneleri ile birlikte oktahedral, basit kübik ve elmas şeklinde tasarlanmış kafes yapılar, UV ile kürlenen bir fotopolimer reçine kullanılarak üretilmiştir. Farklı malzeme ve yapısal kombinasyonların performansını değerlendirmek amacıyla termogravimetrik analiz (TGA), türev termogravimetrik analiz (DTG) ve diferansiyel termal analiz (DTA) gerçekleştirilmiş; ayrıca çekme, basma ve Charpy darbe testleri uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar, hBN takviyeli numunelerin en yüksek çekme dayanımı ve termal kararlılığa sahip olduğunu, Al₂O₃ katkısının ise darbe direncini anlamlı ölçüde artırdığını göstermiştir. Buna karşılık, SiC katkısı sünekliğin azalmasına ve daha düşük termal direnç elde edilmesine yol açmıştır. Kafes yapıları arasında, basit kübik tasarım en yüksek basma dayanımını sergilerken, elmas yapılar sertlik ve süneklik açısından dengeli bir performans sunmuştur. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) analizleri, nanopartiküllerin matris içerisinde homojen şekilde dağıldığını ve yapısal bütünlüğün korunduğunu ortaya koymuştur.