3B Basılabilir Füme Silika Takviyeli Foto-Duyarlı Polimerlerin Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Son yıllarda, eklemeli imalat sektörü ve teknolojisinin ilgisine ve önemine paralel olarak, üç boyutlu (3B) parça üretimi için kullanılan fotokürlenebilir polimer reçineler üzerine yapılan çalışmalar büyük ilgi görmektedir. Eklemeli imalat yöntemlerinden biri olan Streolitografi (SLA) yöntemi, yüksek hızlı işleme ve parça üretimi hassasiyeti açısından diğer yöntemlerden ayrılmasının yanı sıra mekanik ve diğer karakteristik özelliklerinin değiştirilmesine izin vermektedir. Özellikle polimer kompozit malzemelerin mekanik dayanımını arttırmak için birçok çalışma günümüze kadar yapılmaktadır. Kil, Al2O3, SiO2, BaTiO3, ZrO2 gibi seramik malzemeler mekanik dayanımı artırmak için takviye malzemesi olarak örnek verilebilir.  Bu çalışmada, dört farklı (katkısız, %0,25, %0,5, %1) konsantrasyona sahip füme silika katkılı polyester esaslı akrilat fotokürlenebilir reçinenin mekanik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. 167m2/gr yüzey alanına sahip füme silika %0,25, %0,5 ve %1 konsantrasyonlarında fotokürlenebilir reçineye eklenmiştir. Çekme testi, dinamik mekanik analiz (DMA) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) sonuçlarına göre, SLA kompozitlerinin artan füme silika konsantrasyonu ile birlikte mekanik dayanımının artmasına rağmen termal kararlılığında azalma  (depolama ve kayıp modülü) görülmüştür. Füme silikanın yüksek yüzey alanı nedeniyle, fotokürlenebilir reçine içerisinde %1 konsantrasyonuna kadar nispeten daha iyi homojen dağıldığı olduğu gözlemlenmiştir.

Investigation of Mechanical Properties 3D Printable Fumed Silica Added Photo-Curable Polymers

In recent years, parallel to the interest and importance of additive manufacturing sector and technology, the studies on photo-curable polymer resins which will be used fort he production of 3-D parts have attracted great interest in recent years. Streolithography (SLA) method, which is one of the additive manufacturing methods, is distinguished from other methods in terms of high speed machining and part production precision. Moreover, it allows for the production of functional polymeric structures by enhancing their mechanical, thermal, electrical properties, etc… In particular, it has been known that studies to increase the mechanical strength of polymer composite materials are very common. Ceramic materials such as clay, Al2O3, SiO2, BaTiO3, ZrO2, etc are used as reinforcing materials for mechanical strength. In this study, the improvement of mechanical properties of polyester based acrylate photo-curable resin by reinforcement with fumed silica fillers were investigated. Fumed silica with 167m2/gr surface was added into photo-curable resin at three different (%0,25, %0,5 and %1) concentration. According to the tensile test, dynamic mechanical analyzer (DMA) and scanning electron microscope (SEM) observation, even though mechanical properties enhances, thermal stability (storage and loss modulus) values of SLA composites are decreased as increasing amount of fumed silica. Due to its high surface area of reinforcement agent, it is clearly seen that fumed silica completely dispersed in the photo-curable resin up to %1 fumed silica concenration.

___

  • [1] X. Wang, M. Jiang, Z. Zhou, J. Gou and D. Hui, “3D printing of polymer matrix composites: A review and prospective,” Composites Part B: Engineering, vol. 110, pp. 442–458, 2018.
  • [2] M. Gurr, D. Hofmann, M. Ehm, Y. Thomann, R. Kübler and R. Mülhaupt, “Acrylic Nanocomposite Resins for Use in Stereolithography and Structural Light Modulation Based Rapid Prototyping and Rapid Manufacturing Technologies,” Advanced Functional Materials, vol. 18, no. 16, pp. 2390–2397, 2008.
  • [3] T. A. Campbell and O.S. Ivanova, “3D printing of multifunctional nanocomposites,” Nano Today, vol. 8, no. 2, pp. 119–120, 2013.
  • [4] T. D. Ngo, A. Kashani, G. Imbalzano, K. T. Q. Nguyen and D. Hui, “Additive manufacturing (3D printing): A review of materials, methods, applications and challenges,” Composites Part B: Engineering, vol. 143, pp. 172–196, 2018.
  • [5] T. Serra, J. A. Planell and M. Navarro, “High-resolution PLA-based composite scaffolds via 3-D printing technology,” Acta Biomaterialia, vol. 9, no. 3, pp. 5521–5530, 2013.
  • [6] M. Saari, B. Cox, E. Richer, P. S. Krueger and A. L. Cohen, “Fiber Encapsulation Additive Manufacturing: An Enabling Technology for 3D Printing of Electromechanical Devices and Robotic Components,” 3D Printing and Additive Manufacturing, vol. 2, no. 1, pp. 32–39, 2015.
  • [7] M. Invernizzi, G. Natale, M. Levi, S. Turri and G. Griffini, “UV-Assisted 3D Printing of Glass and Carbon Fiber-Reinforced Dual-Cure Polymer Composites,” Materials, vol. 9, no. 7, 2016.
  • [8] F. P. W. Melchels, J. Feijen and D. W. Grijpma, “A review on stereolithography and its applications in biomedical engineering,” Biomaterials, vol. 31, no. 24, pp. 6121–6130, 2010.
  • [9] C. Credi, A. Fiorese, M. Tironi, R. Bernasconi, L. Magagnin, M. Levi and S. Turri, “3D Printing of Cantilever-Type Microstructures by Stereolithography of Ferromagnetic Photopolymers,” ACS Applied Materials & Interfaces, vol. 8, no. 39, pp. 26332–26342, 2016.
  • [10] J. Maas, B. Liu, S. Hajela, Y. Huang, X. Gong and W. J. Chappell, “Laser-Based Layer-by-Layer Polymer Stereolithography for High-Frequency Applications,” Proceedings of the IEEE, vol. 105, no. 4, pp. 645–654, 2017.
  • [11] G. Taormina, C. Sciancalepore, F. Bondioli and M. Messori, “Special Resins for Stereolithography: In Situ Generation of Silver Nanoparticles,” Polymers, vol. 10, no. 2, pp. 212, 2018.
  • [12] S. Thomas, J. Kuruvilla, K. Goda, and M. S. Sreekala, “Introduction to Polymer Composites,” Polymer Composites, 1st ed., USA, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2012, pp. 1-16.
  • [13] M. Kam, H. Saruhan ve A. İpekci, “Investigation the Effect of 3d Printer System Vibrations on Surface Roughness of the Printed Products,” Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, c. 7, s. 2, ss. 147-157, 2019.
  • [14] M. Kam, A. İpekci ve H. Saruhan, “Investigation of 3D Printing Filling Structures Effect on Mechanical Properties and Surface Roughness of PET-G Material Products,” Gaziosmanpaşa Bilimsel Araştırma Dergisi, c. 6, ss. 114-121, 2017.
  • [15] M. Sadej-Bajerlain, H. Gojzewski and E. Andrzejewska, “Monomer/modified nanosilica systems: Photopolymerization kinetics and composite characterization,” Polymer, vol. 52, no. 7, pp. 1495–1503, 2011.
  • [16] P. Palmero, “Structural Ceramic Nanocomposites: A Review of Properties and Powders’ Synthesis Methods,” Nanomaterials, vol. 5, no. 2, pp. 656–696, 2015.
  • [17] J. R. C. Dizon, Q. Chen, A. D. Valino, and R. C. Advincula, “Thermo-mechanical and swelling properties of three-dimensional-printed poly (ethylene glycol) diacrylate/silica nanocomposites,’’ MRS Communications, pp. 1–9, 2018.
  • [18] M-J. Wang, M. D. Morris, Y. Kutsovsky. “Effect of Fumed Silica Surface Area on Silicone Rubber Reinforcement,” KGK rubberpoint, vol. 61, no. 3, pp. 107-117, 2008.
  • [19] M. Wozniak, Y. de Hazan, T. Graule and D. Kata, “Rheology of UV curable colloidal silica dispersions for rapid prototyping applications,” Journal of the European Ceramic Society, vol. 31, no. 13, pp. 2221–2229, 2011.
  • [20] H. Wu, Y. Cheng, W. Liu, R. He, M. Zhou, S. Wu, X. Song and Y. Chen, “Effect of the particle size and the debinding process on the density of alumina ceramics fabricated by 3D printing based on stereolithography,” Ceramics International, vol. 42, no. 15, pp. 17290–17294, 2016.
  • [21] D. Lin, S. Jin, F. Zhang, C. Wang, Y. Wang, C. Zhou and G. J. Cheng, “3D stereolithography printing of graphene oxide reinforced complex architectures,” Nanotechnology, vol. 26, no. 43, 434003, 2015.
  • [22] X. Feng, Z. Yang, S. Chmely, Q. Wang, S. Wang and Y. Xie, “Lignin-coated cellulose nanocrystal filled methacrylate composites prepared via 3D stereolithography printing: Mechanical reinforcement and thermal stabilization,” Carbohydrate Polymers, vol. 169, pp. 272–281, 2017.
  • [23] D. Yugang, Z. Yuan, T. Yiping and L. Dichen, “Nano‐TiO2‐modified photosensitive resin for RP,” Rapid Prototyping Journal, vol. 17, no. 4, pp. 247–252, 2011.
  • [24] S. Kumar, M. Hofmann, B. Steinmann, E.J. Foster and C. Weder, “Reinforcement of Stereolithographic Resins for Rapid Prototyping with Cellulose Nanocrystals,” ACS Applied Materials & Interfaces, vol. 4, no. 10, pp. 5399–5407, 2012.
  • [25] J. Boyle, I. Manas-Zloczower, D.L. Feke, “Influence of Particle Morphology and Flow Conditions on the Dispersion Behavior of Fumed Silica in Silicone Polymers,” Part. Part. Sysy. Charact., vol. 21, pp. 205-212, 2004.
  • [26] C. Sciancalepore, F. Moroni, M. Messori and F. Bondioli, “Acrylate-based silver nanocomposite by simultaneous polymerization–reduction approach via 3D stereolithography,” Composites Communications, vol. 6, pp. 11–16, 2017.
Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi-Cover
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2013
  • Yayıncı: Düzce Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü
Sayıdaki Diğer Makaleler

Silindirle sıkıştırılmış betonun dayanıklılık performansı ve boyutsal kararlılığı: Kapsamlı inceleme

Süleyman ÖZEN, Ali MARDANI-AGHABAGLOU, Sultan Husein BAYQRA, Zia Ahmad Faqiri, Kambiz Ramyar

Finansal Oranlar ve Firma Değeri İlişkisi; Kağıt ve Kağıt Ürünleri Sanayi Sektöründe Bir Uygulama

Kadri Cemil AKYÜZ, İbrahim YILDIRIM

Soğuk Aktif ve Alkali Subtilisin Benzeri Proteaz Enziminin Bacillus sp. strain EL-GU1’ den İzolasyonu, Saflaştırılması ve Karekterizasyonu

Elif GUDUK, Gulhan YASAR, Unzile GUVEN GULHAN, Fatih AKTAŞ

Sincap Kafesli Asenkron Motorların Rotor Çubuk Kırıklarının Akustik Ölçümlerle Tespiti

Osman Zeki ERBAHAN, İbrahim ALIŞKAN

FDM Yöntemiyle Üretilen Evolvent Profilli Silindirik Dişli Çarkların Yüzey Kalitesi ve Görüntü İşleme Tekniği ile Geometrik Analizi

Nafiz YAŞAR, Hakan YILMAZ

HPLC ile Oral Çözeltilerde Vitamin K3-Amprolyum HClMetilparaben-Propilparaben Miktar Tayini

Akın OSANMAZ, Esen BAYRAKTAR

Orman Ürünleri Sanayinde Toplam Kalite Yönetimi (TKY) Uygulamaları; Düzce İli Örneği

İdris ALBAYRAK, Derya SEVİM KORKUT

HPLC ile Enjeksiyon Çözeltilerde Vitamin K3-Amprolyum HCl-Metilparaben-Propilparaben Miktar Tayini

Akın Osanmaz, Esen Bayraktar, Ümit Ergun

Pestisit indüklü kardiyak toksisite araştırmalarında zebra balığı (Danio rerio)

Sezgi ARMAN

TMCO1 Gen Sekans Varyanlatlarının Fonksiyonel Özelliklerinin In Silico Analizlerlerle Değerlendirilmesi

Dilek PİRİM, Erva ULUSOY, Zeynep KURT, Niyazi KAYA, Elif UZ YILDIRIM