FDM Yönteminde Karbon Fiber Takviyesinin ve Üretim Parametrelerinin Boyutsal Doğruluğa Etkisi

Kolay ulaşılabilir ve düşük maliyetli bir üretim yöntemi olan eriyik yığma modelleme (FDM/fused deposition modeling) yöntemi eklemeli imalat (Eİ) yöntemleri arasında popüler yöntemlerden biridir. Filament formunda termoplastikler sıcak nozul yardımıyla baskı platformunda katmanlar halinde üretilmektedir ve yöntemin doğası gereği yeterli boyutsal doğruluk elde edilememektedir. Filamentlere takviye elemanları eklemek ve üretim parametrelerini optimize etmek boyutsal doğruluğun artmasına olanak tanımaktadır. Çalışmada takviyesiz ve %15 karbon fiber (CF/carbon fiber) takviyeli (PLA-CF 15) polilaktik asit (PLA) filamentlerle, 0° ve 90° baskı yönelimlerinde, 50 °C ve 70 °C tabla sıcaklıklarında tam fonksiyonel deney tasarımı kullanılarak üretilen numunelerin (ASTM D638 tip 4) X, Y ve Z uzunluklarının boyutsal doğrulukları incelenmiştir. Deney tasarımı (DOE/Design of Experiments) analizleri sonucunda sinyal/gürültü (S/N) oranları incelendiğinde X uzunluğunda CF takviyesi boyutsal doğruluğu düşürürken, Y ve Z uzunluğunda boyutsal doğruluğu artırmıştır. 90° baskı yönelimi tüm uzunluklarda boyutsal doğruluğu artırmıştır. 50 °C tabla sıcaklığı Z uzunluğunda boyutsal doğruluğu artırmış, 70 °C tabla sıcaklığı ise X ve Y uzunluğunda boyutsal doğruluğu artırmıştır. Varyans analizi (ANOVA/Analysis of Variance) ile tüm uzunluklar için katkı oranı sıralamasının CF takviyesi, tabla sıcaklığı ve baskı yönelimi şeklinde olduğu sonucuna varılmıştır. CF takviyesi tüm uzunluklar için anlamlı P-değerlerine sahip olmuştur. Ayrıca Z uzunluğu için CF takviyesine ek olarak tabla sıcaklığı ve baskı yönelimi de anlamlı P-değerlerine sahip olmuşlardır. Filamentlere takviye elemanı ilavesi ve üretim parametrelerinin optimizasyonu ile boyutsal doğruluğun iyileştirilebileceği sonucuna varılmıştır.