Investigation of Manufacturability of in-situ crosslinked Polylactic Acid (PLA) and Peroxide composite in additive manufacturing method

IF 1 4区工程技术 Q3 ENGINEERING, MULTIDISCIPLINARY Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University Pub Date : 2023-04-24 DOI:10.17341/gazimmfd.1213974

Musa YILMAZ, Necip Fazıl YILMAZ, Ali KILIÇ, Hidayet MAZI

{"title":"Investigation of Manufacturability of in-situ crosslinked Polylactic Acid (PLA) and Peroxide composite in additive manufacturing method","authors":"Musa YILMAZ, Necip Fazıl YILMAZ, Ali KILIÇ, Hidayet MAZI","doi":"10.17341/gazimmfd.1213974","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"Eklemeli imalat, endüstriyel sektörde kullanımı günden güne hızla artan bir üretim teknolojisidir. Eriyik yığma modelleme (FDM) düşük maliyet ve tasarım avantajı ile karmaşık geometrilere sahip ürünlerin üretilmesinde yaygın olarak kullanılan bir eklemeli imalat yöntemidir. Bununla birlikte, FDM ile üretilmiş polimer ürünlerin ara yüzey yapışma mukavemetlerinin düşük olması bu yöntemin zayıf yönünü oluşturmaktadır. Bu çalışmada, FDM teknolojisi ile çalışan 3B yazıcıda polilaktik asit (PLA) filamentinin serilmesi esnasında peroksit takviye edilerek yeni bir kompozit malzeme üretimi gerçekleştirilmiştir. PLA katmanları arasına ince film olarak serilmiş olan peroksit ile polimerin çapraz bağlanmasını sağlayarak katmanlar arasındaki ara yüzey mukavemetinin artırılması amaçlanmıştır. Peroksit ile PLA polimerleri arasında kimyasal bir etkileşim olup olmadığını gözlemlemek için Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) cihazında analizler gerçekleştirilmiştir. Üretilen kompozit örneklerin mekanik özelliklerindeki değişimin gözlemlenebilmesi için çekme dayanım özellikleri araştırılmıştır. Ayrıca, çekme testi sonrasında kompozit numunelerin kopma yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Deneysel sonuçlar, 3B yazıcıda üretilmiş kompozit numunelerde peroksit ile PLA polimerlerinin çapraz bağlanması ile kompozit bir malzemenin üretilebileceğini göstermiştir. Ayrıca çapraz bağlama sayesinde kompozit numunelerin fiberleri arasında ara yüzey mukavemetinin artırıldığı ve buna bağlı olarak mekanik özelliklerinin geliştiği gözlemlenmiştir.","PeriodicalId":51103,"journal":{"name":"Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University","volume":"73 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":1.0000,"publicationDate":"2023-04-24","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"0","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1213974","RegionNum":4,"RegionCategory":"工程技术","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q3","JCRName":"ENGINEERING, MULTIDISCIPLINARY","Score":null,"Total":0}

引用次数: 0

Abstract

Eklemeli imalat, endüstriyel sektörde kullanımı günden güne hızla artan bir üretim teknolojisidir. Eriyik yığma modelleme (FDM) düşük maliyet ve tasarım avantajı ile karmaşık geometrilere sahip ürünlerin üretilmesinde yaygın olarak kullanılan bir eklemeli imalat yöntemidir. Bununla birlikte, FDM ile üretilmiş polimer ürünlerin ara yüzey yapışma mukavemetlerinin düşük olması bu yöntemin zayıf yönünü oluşturmaktadır. Bu çalışmada, FDM teknolojisi ile çalışan 3B yazıcıda polilaktik asit (PLA) filamentinin serilmesi esnasında peroksit takviye edilerek yeni bir kompozit malzeme üretimi gerçekleştirilmiştir. PLA katmanları arasına ince film olarak serilmiş olan peroksit ile polimerin çapraz bağlanmasını sağlayarak katmanlar arasındaki ara yüzey mukavemetinin artırılması amaçlanmıştır. Peroksit ile PLA polimerleri arasında kimyasal bir etkileşim olup olmadığını gözlemlemek için Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) cihazında analizler gerçekleştirilmiştir. Üretilen kompozit örneklerin mekanik özelliklerindeki değişimin gözlemlenebilmesi için çekme dayanım özellikleri araştırılmıştır. Ayrıca, çekme testi sonrasında kompozit numunelerin kopma yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Deneysel sonuçlar, 3B yazıcıda üretilmiş kompozit numunelerde peroksit ile PLA polimerlerinin çapraz bağlanması ile kompozit bir malzemenin üretilebileceğini göstermiştir. Ayrıca çapraz bağlama sayesinde kompozit numunelerin fiberleri arasında ara yüzey mukavemetinin artırıldığı ve buna bağlı olarak mekanik özelliklerinin geliştiği gözlemlenmiştir.

查看原文

微信好友朋友圈 QQ好友复制链接

本刊更多论文

原位交联聚乳酸(PLA)及过氧化物复合材料增材制造可制造性研究

快速成型制造是一种生产技术，在工业领域的应用与日俱增。熔融沉积模型（FDM）是一种快速成型制造方法，以其低成本和设计优势被广泛应用于复杂几何形状产品的生产。然而，FDM 生产的聚合物产品界面结合强度较低，是这种方法的弱点。在本研究中，采用 FDM 技术的 3D 打印机在铺设聚乳酸（PLA）长丝时加入过氧化物，从而生产出一种新型复合材料。其目的是通过过氧化物交联聚合物来增加层间的界面强度，过氧化物以薄膜的形式铺设在聚乳酸层之间。傅立叶变换红外光谱（FTIR）分析用于观察过氧化物和聚乳酸聚合物之间是否存在化学作用。为了观察所制得复合材料样品机械性能的变化，对其拉伸强度特性进行了研究。此外，还利用扫描电子显微镜（SEM）检查了拉伸试验后复合材料样品的断裂面。实验结果表明，在 3D 打印的复合材料样品中，过氧化物和聚乳酸聚合物可以交联生成复合材料。此外，还观察到通过交联增加了复合材料样品纤维之间的界面强度，并相应提高了机械性能。

本文章由计算机程序翻译，如有差异，请以英文原文为准。

求助全文

约1分钟内获得全文去求助

来源期刊

Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University ENGINEERING, MULTIDISCIPLINARY-

CiteScore

1.90

自引率

45.50%

发文量

审稿时长

6-12 weeks

期刊介绍： Gazi University Journal of the Faculty of Engineering and Architecture; Engineering qualifications described below and in the field of architecture research papers and invited articles by scanning is considered to be Turkish.