KONİK AÇININ VE SINIR KOŞULLARININ 3 BOYUTLU
BASKI İLE ÜRETİLEN PET-G KİRİŞLERİN DOĞAL
FREKANSLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

PINAR, AHMET MURAT; Ergene, Berkay; ATLIHAN, Gokmen

doi:10.46519/ij3dptdi.1034127

KONİK AÇININ VE SINIR KOŞULLARININ 3 BOYUTLU BASKI İLE ÜRETİLEN PET-G KİRİŞLERİN DOĞAL FREKANSLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

Berkay Ergene, (Pamukkale Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Denizli, Türkiye)

Gökmen Atlıhan, (Pamukkale Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Denizli, Türkiye)

Ahmet PINAR (Pamukkale Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi, Makine Mühendisliği Bölümü, Denizli, Türkiye)

International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry

4 0

Yıl: 2022 Cilt: 6 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 31 - 39 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.46519/ij3dptdi.1034127 İndeks Tarihi: 29-07-2022

KONİK AÇININ VE SINIR KOŞULLARININ 3 BOYUTLU BASKI İLE ÜRETİLEN PET-G KİRİŞLERİN DOĞAL FREKANSLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

Öz:

Günümüzde, eklemeli imalat yöntemlerinden biri olan eriyik yığma modelleme (EYM) metodu, tasarımları, dilimleyici programda oluşturulan g-kodlarına göre katman katman üç boyutlu (3B) ürünlere dönüştürebilmektedir. Bundan dolayı da EYM, uzay-havacılık alanındaki uygulamalardan, inşaat sektöründe evlerin yapımına ve hobi olarak parça üretimine dek birçok platformda sıklıkla tercih edilmektedir. Bu çalışmada, EYM metodunu baz alan üç boyutlu yazıcıyla, %100 doluluk oranı ve 0.1 mm katman kalınlığı ile Polietilen tereftalat glikol (PET-G) malzemeden konik açılı (ϴ=0, ϴ=0.25 ve ϴ=0.50) kirişler imal edilmiştir. Katmanlı üretimin etkilerini görebilmek amacıyla EYM metoduyla üretilen konik açılı kirişlerde, konik açısının ve sınır koşullarının (dar ya da geniş kenar mesnetli), kirişlerin doğal frekans değerlerine olan etkisi hem deneysel hem de sonlu elemanlar analizi programı Ansys APDL ile belirlenmiş ve birbirleri arasında mukayese edilmiştir. Ayrıca, sonlu elemanlar analizi programında malzeme verisi olarak girilmesi gereken elastisite modül değerlerinin deneysel olarak tespit edilebilmesi amacıyla EYM metoduyla, aynı EYM parametreleri ile ASTM D638-14 Tip 4 standardına uygun çekme test numuneleri üretilerek, ilgili numuneler çekme testine tabi tutulmuştur. Bunların yanı sıra, üretilen numunelerden sertlik ve yüzey pürüzlülük ölçümleri de gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak, EYM ile üretilen konik açılı kirişlerde konik açısının 0.25’ten 0.50’ye artmasıyla birlikte ve sabit mesnetin dar kenara nazaran geniş kenardan uygulanması durumunda doğal frekans değerlerinin artış gösterdiği belirlenmiştir. Sonlu elemanlar analizi sonuçları ile deneysel sonuçlar uyum halindedir.

Anahtar Kelime: Fused Deposition Modelling Natural Frequency Finite Element Analysis PET-G

INVESTIGATION OF THE EFFECT OF TAPER ANGLE AND BOUNDARY CONDITION ON NATURAL FREQUENCY OF THE 3D PRINTED PET-G BEAMS

Öz:

Today, fused deposition modeling (EMM), which is one of the additive manufacturing methods, can transform the highlighted ideas into three-dimensional products after their designs. For this reason, it is frequently preferred in many platforms, from applications in aerospace and aviation to the construction of houses in the construction industry and the production of parts as a hobby. In this study, the influence of the taper angle (ϴ=0, ϴ=0.25 ve ϴ=0.50) and boundary conditions (narrow or wide side is fixed) on the natural frequency values of the taperedPolyethylene terephthalate glycol (PET-G) beams that are manufactured with fused deposition modeling (FDM) was determined by both experimental and Ansys APDL finite element analysis program and compared between each other. In addition, in order to experimentally determine the elasticity modulus values that should be assigned as material data in the finite element analysis program, tensile test samples were produced with the same FDM parameters, in accordance with the ASTM D638 standard, and the relevant samples were subjected to the tensile test. In addition to these, hardness and surface roughness measurements were also carried out from the produced samples. As a result, it has been determined that the natural frequency values increase with the increase of the taper angle from 0.25 to 0.50 in the tapered beams produced by FDM and when the fixing is applied from the wide edge compared to the narrow edge. The finite element analysis results and the experimental results are in good agreement.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

1. Liu, Z., Zhao, D., Wang, P., Yan, M., Yang, C., Chen, Z., Lu, J., Lu, Z., “Additive manufacturing of metals: Microstructure evolution and multistage control”, Journal of Materials Science & Technology, Vol. 100, Pages 224-236, 2022.
2. Attaran, M., “The rise of 3-D printing: The advantages of additive manufacturing over traditional manufacturing”, Business Horizons, Vol. 60, Issue 5, Pages 677-688, 2017.
3. Bhatia, A., Sehgal, A.K., “Additive manufacturing materials, methods and applications: A review”, Materialstoday:Proceedings, In Press, 2021.
4. Ngo, T.D., Kashani, A., Imbalzano, G., Nguyen, K.T.Q., Hui, D., “Additive manufacturing (3D printing): A review of materials, methods,applications and challenges”, Composites Part B: Engineering, Vol. 143, Pages 172-196, 2018.
5. Mohamed, O.A., Masood, S.H., Bhowmik, J.L., “Optimization of fused deposition modeling process parameters: a review of current research and future prospects”, Advances in Manufacturing, Vol. 3, Pages 42-53, 2015.
6. Puad, N.A.S.M., Haq, R.H.A., Noh, H.M., Abdullah, H.Z., Idris, M.I., Lee, T.C., “Review on the fabrication of fused deposition modelling (FDM) composite filament for biomedical applications”, Materialstoday:Proceedings, Vol. 29, Issue 1, Pages 228-232, 2020.
7. Sargini, M.I.M., Masood, S.H., Palanisamy, S., Jayamani, E., Kapoor, A., “Additive manufacturing of an automotive brake pedal by metal fused deposition modelling”, Materialstoday:Proceedings, Vol. 45, Issue 6, 4601-4605, 2021.
8. Terekhina, S., Egorov, S., Tarasova, T., Skornyakov, I., Guillaumat, L., Hattali, M.L., “In-nozzle impregnation of continuous textile flax fiber/polyamide 6 composite during FFF process”, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, In Press, 106725, 2021.
9. Oladapo, B.I., Ismail, S.O., Afolalu, T.D., Olawade, D.B., Zahedi, M., “Review on 3D printing: fight against COVID-19”, Materials Chemistry and Physics, Vol. 258, 123943, 2021.
10. Yuran, A.F., Asaroğlu, H., Çakmak, S., “Salgın döneminde 3B yazıcılar ile yüz koruyucu üretimi üzerine değerlendirmeler”, Uluslararası 3B Yazıcı Teknolojileri ve Dijital Endüstri, Cilt 4, Sayı 3, 204-215, 2020.
11. Cerda-Avila, S.N., Medellin-Castillo, H.I., Lim, T., “An experimental methodology to analyse the structural behaviour of FDM parts with variable process parameters”, Rapid Prototyping Journal, Vol. 26, Issue 9, 1615-1625, 2020.
12. Gohar, S., Hussain, G., Ali, A., Ahmad, H., “Mechanical performanceof honeycomb sandwich structures built by FDM printing technique”, Journal of Thermoplastic Composite Materials, Pages 1-19, 2021.
13. Ergene, B., Şekeroğlu, İ., Bolat, Ç., Yalçın, B., “An experimental investigation on mechanical performances of 3D printed lightweight ABS pipes with different cellular wall thickness”, Journal of Mechanical Engineering and Sciences, Vol. 15, Issue 2, Pages 8169-8177, 2021.
14. Vurat, M, Parmaksız, M., “Mechanical Evaluation of 3D Printed Polycaprolactone Scaffolds: Effect of Molecular Weight”, International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, Vol. 5, Issue 2, Pages 251-258, 2021.
15. Agarwal, P.P., Dadmode, T.S., Kadav, M.R., Ogale, A.P., Mangave, P.P., “Experimental Analysis of Mechanical properties of PETG Material 3D Printed Material by Using Fused Deposition Modelling Technique”, Mechanical and Mechanics Engineering, Vol. 6, Issue 1, Pages 20-27, 2020.
16. Özsoy, K., Erçetin, A., Çevik, Z.A., “Comparison of Mechanical Properties of PLA and ABS Based Structures Produced by Fused Deposition Modelling Additive Manufacturing”, European Journal of Science and Technology, Vol. 27, Pages 802-809, 2021.
17. Pant, M., Singari, R.M., Arora, P.K., Moona, G., Kumar, H., “Wear assessment of 3–D printed parts of PLA (polylactic acid) using Taguchi design and Artificial Neural Network (ANN) technique”, Materials Research Express, Vol. 7, Issue 11, Pages 1-15, 2020. 18. Karabeyoğlu, S.S., Ergene, B., Bolat, Ç., “An Experimental Study on Wear Performance of Electrolytic Multilayer Cu-Ni-Cr Coated ABS Under Different Test Forces”, El-Cezeri Journal of Science and Engineering, Vol. 8, Issue 2, Pages 666-674, 2021.
19. Hodonou, C., Balazinski, M., Brochu, M. and Mascle, C., “Material-design-process selection methodology for aircraft structural components: application to additive vs. subtractive manufacturing processes”, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, Vol. 103, Issue 1/4, Pages 1509-1517, 2019.
20. Atlıhan, G., Ergene, B., “Vibration analysis of layered composite beam with variable section in terms of delamination and orientation angle in analytical and numerical methods”, Acta Physica Polonica A, Vol. 134, Issue 1, Pages 13-17, 2018.
21. Raffic, N.M., Babu, K.G., Kannan, M.M., Mani, G.A., Krishnan, R.N., “Effect of FDM process parameters on vibration properties of PET-G and ABS plastics”, International Journal on Mechanical and Production Engineering, Vol. 3, Issue 1, Pages 28-38, 2017.
22. Yadav, P.K., Abhishek, Singh, K., Bhaskar, J., “Effect of infill percentage on vibration characteristic of 3D Printed structure”, In: Singari R.M., Mathiyazhagan K., Kumar H. (eds) Advances in Manufacturing and Industrial Engineering. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, 2021.
23. Kannan, S., Ramamoorthy, M., Sudhagar, E. and Gunji, B., “Mechanical characterization and vibrational analysis of 3D printed PETG and PETG reinforced with short carbon fiber”, AIP Conference Proceedings, Vol. 2270, Pages 030004, 2020.
24. Yalçın, B., Ergene, B., Karakılınç, U., “Modal and stress analysis of cellular structures produced with additive manufacturing by finite element analysis (FEA)”, Academic Perspective Procedia, Vol. 1, Issue 1, Pages 263-272, 2018.
25. Atlıhan, G., Ovalı, İ., Eren, A., “Eklemeli imalat yöntemiyle üretilmiş balpetekli yapıların titreşim davranışlarının nümerik ve deneysel olarak incelenmesi”, Uluslararası 3B Yazıcı Teknolojileri ve Dijital Endüstri, Cilt 5, Sayı 2, Sayfa 98-108, 2021.
26. Ergene, B., Yalçın, B., “A finite element study on modal analysis of lightweight pipes”, Sigma Journal of Engineering and Natural Sciences, Vol. 39, Issue 3, Pages 268-278, 2021. 27. Parpala, R.C., Popescu, D., Pupaza, C., “Infill parameters influence over the natural frequencies of ABS specimens obtained by extrusion-based 3D printing”, Rapid Prototyping Journal, Vol. 27, Issue 6, Pages 1273-1285, 2021.
28. Dolzyk, G., Jung, S., “Tensile and Fatigue Analysis of 3D-Printed Polyethylene Terephthalate Glycol”, Journal of Failure Analysis and Prevention, Vol. 19, Pages 511-518, 2019.
29. Durgashyam, K., Reddy, M.I., Balakrishna, A., Satyanarayana, K., “Experimental investigation on mechanical properties of PETG materialprocessed by fused deposition modeling method”, Materialstoday:Proceedings, Vol. 18, Issue 6, Pages 2052-2059, 2019.
30. Budapest University of Technology and Economics, “Shell 181 Element Description”, https://www.mm.bme.hu/~gyebro/files/ans_help_v182/ans_elem/Hlp_E_SHELL181.html, December 1, 2021.

APA	Ergene B, ATLIHAN G, PINAR A (2022). KONİK AÇININ VE SINIR KOŞULLARININ 3 BOYUTLU BASKI İLE ÜRETİLEN PET-G KİRİŞLERİN DOĞAL FREKANSLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI. , 31 - 39. 10.46519/ij3dptdi.1034127
Chicago	Ergene Berkay,ATLIHAN Gokmen,PINAR AHMET MURAT KONİK AÇININ VE SINIR KOŞULLARININ 3 BOYUTLU BASKI İLE ÜRETİLEN PET-G KİRİŞLERİN DOĞAL FREKANSLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI. (2022): 31 - 39. 10.46519/ij3dptdi.1034127
MLA	Ergene Berkay,ATLIHAN Gokmen,PINAR AHMET MURAT KONİK AÇININ VE SINIR KOŞULLARININ 3 BOYUTLU BASKI İLE ÜRETİLEN PET-G KİRİŞLERİN DOĞAL FREKANSLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI. , 2022, ss.31 - 39. 10.46519/ij3dptdi.1034127
AMA	Ergene B,ATLIHAN G,PINAR A KONİK AÇININ VE SINIR KOŞULLARININ 3 BOYUTLU BASKI İLE ÜRETİLEN PET-G KİRİŞLERİN DOĞAL FREKANSLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI. . 2022; 31 - 39. 10.46519/ij3dptdi.1034127
Vancouver	Ergene B,ATLIHAN G,PINAR A KONİK AÇININ VE SINIR KOŞULLARININ 3 BOYUTLU BASKI İLE ÜRETİLEN PET-G KİRİŞLERİN DOĞAL FREKANSLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI. . 2022; 31 - 39. 10.46519/ij3dptdi.1034127
IEEE	Ergene B,ATLIHAN G,PINAR A "KONİK AÇININ VE SINIR KOŞULLARININ 3 BOYUTLU BASKI İLE ÜRETİLEN PET-G KİRİŞLERİN DOĞAL FREKANSLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI." , ss.31 - 39, 2022. 10.46519/ij3dptdi.1034127
ISNAD	Ergene, Berkay vd. "KONİK AÇININ VE SINIR KOŞULLARININ 3 BOYUTLU BASKI İLE ÜRETİLEN PET-G KİRİŞLERİN DOĞAL FREKANSLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI". (2022), 31-39. https://doi.org/10.46519/ij3dptdi.1034127

APA	Ergene B, ATLIHAN G, PINAR A (2022). KONİK AÇININ VE SINIR KOŞULLARININ 3 BOYUTLU BASKI İLE ÜRETİLEN PET-G KİRİŞLERİN DOĞAL FREKANSLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI. International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, 6(1), 31 - 39. 10.46519/ij3dptdi.1034127
Chicago	Ergene Berkay,ATLIHAN Gokmen,PINAR AHMET MURAT KONİK AÇININ VE SINIR KOŞULLARININ 3 BOYUTLU BASKI İLE ÜRETİLEN PET-G KİRİŞLERİN DOĞAL FREKANSLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI. International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry 6, no.1 (2022): 31 - 39. 10.46519/ij3dptdi.1034127
MLA	Ergene Berkay,ATLIHAN Gokmen,PINAR AHMET MURAT KONİK AÇININ VE SINIR KOŞULLARININ 3 BOYUTLU BASKI İLE ÜRETİLEN PET-G KİRİŞLERİN DOĞAL FREKANSLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI. International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, vol.6, no.1, 2022, ss.31 - 39. 10.46519/ij3dptdi.1034127
AMA	Ergene B,ATLIHAN G,PINAR A KONİK AÇININ VE SINIR KOŞULLARININ 3 BOYUTLU BASKI İLE ÜRETİLEN PET-G KİRİŞLERİN DOĞAL FREKANSLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI. International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry. 2022; 6(1): 31 - 39. 10.46519/ij3dptdi.1034127
Vancouver	Ergene B,ATLIHAN G,PINAR A KONİK AÇININ VE SINIR KOŞULLARININ 3 BOYUTLU BASKI İLE ÜRETİLEN PET-G KİRİŞLERİN DOĞAL FREKANSLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI. International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry. 2022; 6(1): 31 - 39. 10.46519/ij3dptdi.1034127
IEEE	Ergene B,ATLIHAN G,PINAR A "KONİK AÇININ VE SINIR KOŞULLARININ 3 BOYUTLU BASKI İLE ÜRETİLEN PET-G KİRİŞLERİN DOĞAL FREKANSLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI." International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, 6, ss.31 - 39, 2022. 10.46519/ij3dptdi.1034127
ISNAD	Ergene, Berkay vd. "KONİK AÇININ VE SINIR KOŞULLARININ 3 BOYUTLU BASKI İLE ÜRETİLEN PET-G KİRİŞLERİN DOĞAL FREKANSLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI". International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry 6/1 (2022), 31-39. https://doi.org/10.46519/ij3dptdi.1034127