Geri dönüşüm işleminin farklı biyopolimerik malzemelerin kırılma davranışları üzerindeki etkisinin incelenmesi ve analizi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Yeni Yüzyıl Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyomdeikal Mühendisliği, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: YUNUS KARAYER
Danışman: Şakir Altınsoy
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:3 boyutlu yazıcı teknolojisiyle yaygınlaşan katmanlı üretim, havacılık, sağlık ve eğitim gibi birçok alanda tercih edilmekte ve diğer üretim yöntemleriyle imalatı güç olan karmaşık tasarımlı ürünlerin hızlı ve kolay şekilde üretilmesine imkân sağlamaktadır. Ancak üretim sırasında oluşan hatalı parçalar, yeniden kullanılamadıkları için hem hammadde israfına hem de çevre kirliliğine yol açmaktadır. Bu nedenle, özellikle Polilaktik Asit (PLA) ve Akrilonitril Bütadien Stiren (ABS) gibi polimer atıkların geri dönüştürülerek yeniden kullanılması, çevresel ve ekonomik açıdan fayda sağlayacaktır. Ayrıca, geri dönüştürülmüş malzemelerin kırılma davranışlarının incelenmesi, malzeme performansı ve yapısal güvenilirlik açısından büyük önem taşımaktadır. Bu tez çalışmasında, biyobozunur özellik gösteren PLA ile geleneksel bir termoplastik olan ABS malzemeleri, hem orijinal hem de geri dönüştürülmüş halleriyle değerlendirilmiştir. Ayrıca, malzemeler üzerinde sterilizasyonun etkilerini araştırmak amacıyla basınç ve buhar sterilizasyon yöntemleri uygulanmıştır. Numuneler, Ergitilmiş Yığma Modellemesi (FDM) tipi 3B yazıcı kullanılarak belirlenen üretim parametreleri altında üretilmiştir. Deneysel çalışmalarda, doluluk oranı (%25, %50, %75), katman kalınlığı (0,15 mm, 0,20 mm, 0,25 mm) ve üretim açısı (0°, 45°, 90°) olmak üzere üç farklı üretim parametresi kullanılmıştır. Üretilen numuneler üzerinde üç nokta eğme testleri, yüzey pürüzlülüğü ölçümleri ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) analizleri gerçekleştirilerek bu parametrelerin mekanik ve yüzey özelliklerine etkileri analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre doluluk oranı, her iki malzeme grubunda da (PLA ve ABS) eğilme dayanımı, yüzey pürüzlülüğü ve deformasyon açısından en etkili üretim parametresi olmuştur. Yüzey pürüzlülüğü sonuçlarında doluluk oranı artışı yüzey kalitesini iyileştirirken, üretim açısı artışı pürüzlülüğü olumsuz etkilemiştir. Deformasyon davranışında ise geri dönüşüm ve sterilizasyonun içyapıdaki düzensizliklere bağlı olarak malzemelerde beklenmedik etkiler oluşturduğu görülmüştür. SEM analizleri, PLA numunelerinde daha homojen ve gevrek yapılar ortaya koyarken, ABS numunelerinde gözeneklilik ve sünek kırılma karakteri belirginleşmiş; geri dönüştürülmüş ve sterilize edilmiş numunelerde ise mikro yapısal bozulmalar ve yüzey düzensizlikleri artmıştır. Elde edilen deneysel veriler, doluluk oranı, katman kalınlığı ve üretim açısı gibi üretim parametreleri ile eğilme dayanımı (σmax) ve yüzey pürüzlülüğü (Ra) arasındaki ilişkileri açıklamak üzere çok değişkenli ikinci dereceden regresyon modelleri ile matematiksel olarak modellenmiştir. Özellikle PLA ve ABS varyantları için geliştirilen modeller, yüksek açıklayıcılık seviyeleri (R2 > 0.85) ile mekanik özellikleri başarıyla tahmin etmiştir. Buna karşılık, yüzey pürüzlülüğü modelleri daha düşük açıklayıcılığa sahip olmuş, bu da yüzey kalitesinin üretim sürecindeki dışsal faktörlerden daha fazla etkilendiğini göstermiştir.