Üç boyutlu yazıcı ile üretilmiş pedal piminin mekanik dayanımının üretim parametrelerine bağlı olarak optimizasyonu

Abstract

Günümüzde, otomotiv, makine, uzay, uçak, medikal gibi birçok alanda kullanılmakta olan üç boyutlu yazıcılar her geçen gün popüleritisini arttırmaktadır. Plastik, metal, seramik gibi hammadde kullanarak üretim yapabilen üç boyutlu yazıcılarda özellikle plastik parça imalatı için mekanik dayanım değerleri oldukça önemlidir. Üç boyutlu yazıcı ile imal edilen plastik parçanın mekanik özellikleri, kullanılan malzemenin çeşidine göre, ortam koşullarına(sıcaklık, nem v.b.) ve üretim parametreleri gibi faktörlerden etkilenebilmektedir. Bu çalışmada polietilen tereftalat glikol(PETG) malzemesinin maksimum mekanik dayanımı göz önüne alınarak üretim parametreleri incelenmiştir. Eriyik yığma modelleme tipi üç boyutlu yazıcı kullanılan bu çalışmada PETG malzemesinin mekanik özellikleri dikkate alınırken, nozzle sıcaklığı, katman yüksekliği, soğutucu fan hızı, yazdırma hızı, çizgi kalınlığı, örgü yönü ve örgü örtüşme oranı parametreleri dikkate alınmıştır. Mekanik dayanım, ASTM D638 standardı dikkate alınarak ölçülmüştür. Maksimum çekme kuvvetini minimum deney sayısı ile elde edebilmek adına bu çalışmada taguchi yönteminden faydalanılmıştır. Yapılan test sonuçları ile en yüksek çekme dayanımı 235°C nozzle sıcakığı, 0,2mm katman yüksekliği, 0 devir/dakika soğutucu fan hızı, 25mm/s yazdırma hızı, 0,2mm çizgi kalınlığı, çekme yönüne paralel örgü yönü ve %20 örgü örtüşme oranı parametreleri ile elde edilmiştir. Maksimum çekme dayanımı elde edilen numunenin malzeme verileri dikkate alınarak literatüre örnek bir çalışma kazandırmak adına eriyik yığma modelleme tipi yazıcıdan PETG malzemesi ile üretilmiş eksen pimi kullanılan otomobil debriyaj pedal kutusu simülasyonu koşturulmuş ve simülasyonlar laboratuvar ortamında gerçekleştirilen testler ile doğrulanmıştır.

Nowadays, 3D printers, which are used in many fields such as automotive, machinery, space, aircraft and medical, are increasing their popularity day by day. Mechanical strength values are very important in 3D printers that can produce using raw materials such as plastic, metal and ceramic, especially for the production of plastic parts. The mechanical properties of the plastic part manufactured with a three-dimensional printer can be affected by factors such as ambient conditions (temperature, humidity, etc.) and production parameters, depending on the type of material used. In this study, the production parameters of polyethylene terephthalate glycol (PETG) material were investigated considering the maximum mechanical strength. In this study using fused deposition modeling type 3D printer, while the mechanical properties of the PETG material are evaluated, the parameters of nozzle temperature, layer height, cooling fan speed, printing speed, line thickness, mesh direction and mesh overlap ratio are taken into account. Mechanical strength has been measured considering the ASTM D638 standard. In order to obtain the maximum tensile strength with the minimum number of tests, the taguchi method was used in this study. With the test results, the highest tensile strength is 235 ° C nozzle temperature, 0.2mm layer height, 0 cycle / minute cooling fan speed, 25mm / s printing speed, 0.2mm line thickness, mesh direction parallel to the drawing direction and 20% mesh overlap has been obtained. In order to provide an exemplary study to the literature considering the material data of the sample with maximum tensile strength, an automobile clutch pedal box simulation using the pivot pin produced with PETG material from a fused deposition modeling type printer was run. And the simulations were verified by tests carried out in the laboratory environment.