Eklemeli İmalat Yöntemiyle Üretilen PLA Parçalarda Farklı Hücresel İç Geometrilerin Mekanik Davranışa Etkisinin Deneysel ve İstatistiksel Olarak İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, FDM (Fused Deposition Modeling) yöntemiyle %30 doluluk oranında üretilen PLA numunelerde farklı hücresel iç geometri tasarımlarının mekanik performans üzerindeki etkisi deneysel ve istatistiksel olarak araştırılmıştır. Kare, petek ve daire iç geometrilerine sahip numuneler ASTM D638 ve ASTM D790 standartlarına uygun olarak üretilmiş ve sırasıyla çekme ile üç nokta eğme deneylerine tabi tutulmuştur. Çekme ve eğilme deneylerinden elde edilen gerilme–birim uzama eğrileri değerlendirilmiş, maksimum dayanım değerleri ile elastisite modülleri hesaplanmıştır. Ayrıca iç geometri tasarımının mekanik özellikler üzerindeki etkisi tek yönlü varyans analizi (ANOVA), Tukey HSD çoklu karşılaştırma testi ve η² etki büyüklüğü analizi ile değerlendirilmiştir.
Deneysel sonuçlara göre kare iç geometri, 33,32 MPa çekme dayanımı ve 879,29 MPa çekme elastisite modülü ile en yüksek çekme performansını göstermiştir. Eğme deneylerinde ise yine kare geometri 70,77 MPa eğilme dayanımı ve 3091,38 MPa eğilme elastisite modülü ile en yüksek mekanik performansı sergilemiştir. Petek geometri daha yüksek deformasyon kapasitesi gösterirken, daire geometri dayanım ve deformasyon davranışı bakımından ara bir performans ortaya koymuştur. İstatistiksel analiz sonuçları, iç geometri tasarımının hem çekme hem de eğilme özellikleri üzerinde anlamlı bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir (p<0,05). Hesaplanan yüksek η² değerleri, mekanik özelliklerdeki değişimin büyük oranda iç geometri tasarımından kaynaklandığını ortaya koymuştur.
Sonuç olarak, FDM yöntemiyle üretilen PLA yapılarda iç geometri tasarımı, çekme ve eğilme mekanik özelliklerini belirleyen temel tasarım parametrelerinden biridir. Aynı üretim koşulları altında yalnızca iç geometri değiştirilerek dayanım ve rijitlik özelliklerinde anlamlı iyileşmeler sağlanabileceği belirlenmiş olup, elde edilen bulgular hafif ve yüksek performans gerektiren mühendislik uygulamalarında uygun hücresel geometri seçimi için yol gösterici niteliktedir.