YAPIŞTIRICI İLE KATMANLI İMALAT YÖNTEMİNDE SERAMİKLER VE POLİMERLER İÇİN ÜRETİM PARAMETRELERİNİN DENEYSEL OLARAK OPTİMİZASYONU
AbstractHızlı prototip üretimi için geliştirilmiş olan Eklemeli Üretim (EÜ) seramik, metal, polimer veya kompozit malzemelerin katmanlar halinde üst üste eklenerek üretim yapılması anlamına gelmektedir. EÜ yöntemlerinden biri olan Yapıştırıcı ile Katmanlı İmalat (Binder Jetting) ile polimer, seramik, metal ve kompozit gibi toz halindeki hemen hemen her malzeme ile üretim yapılabilmektedir. Toz partikülleri bağlayıcı ile bir arada tutulduğu için ucuz, hızlı ve kolay olduğu gibi bağlayıcı rengini değiştirerek farklı renkte parçalar üretilebilmektedir. Ancak parçalar sadece bağlayıcı ile bir arada tutulduğu için mukavemetleri düşüktür. Daha yüksek mukavemetli parçalar için üretim sonrası ısıl işlem gerekmektedir. Yapıştırıcı ile Katmanlı imalat yönteminde toz malzeme bir rulo-merdane kullanarak üretim platformuna homojen yayılır. Daha sonra toz malzeme üzerinde belirli yerlere mürekkepli yazıcı gibi bağlayıcı püskürtülür ve üretim platformu katman kalınlığı kadar indirilerek diğer katmanın üretimi başlar. Bu işlem üretim tamamlanıncaya kadar devam eder. Bu çalışmada Yapıştırıcı Katmanlı İmalat Yönteminde seramik (Hidroksiapatit, HA) ve polimer (Polivinil Alkol, PVA) için üretim parametreleri optimize edilmiştir. Temel toz malzeme olarak %99 saflıkta Hidroksiapatit ve PVA kullanılmıştır. Bağlayıcı olarak%80 hacim su %10 dietilen glikol %10 izopropil karışımı kullanılmıştır. HA üretim parametrelerini optimize etmek için 200, 150, 125, 100 ve 80 µm kalınlığında katman kalınlığında, bağlayıcı miktarı 1 ve 2 kat püskürtme) ve bağlayıcı sıcaklığı 30, 45 °C üretim denemeleri yapılmıştır. PVA üretim parametreleri için 250, 225 ve 200 µm katman kalınlığında, 40 °C bağlayıcı sıcaklığında üretim denemeleri yapılmıştır. Sonuç olarak HA için üretim parametreleri katman kalınlığı 100 µm, bağlayıcı sıcaklığı 45 °C ve bağlayıcı miktarı 1 kat püskürtme olarak ayarlandığında veya 125 µm katman kalınlığında, 30 °C bağlayıcı sıcaklığında ve 2 kat bağlayıcı olarak ayarlandığında uygun parçalar elde edilmiştir. PVA için üretim parametreleri katman kalınlığı 200 ile 250 µm aralığında, bağlayıcı sıcaklığı 40 °C ve bağlayıcı miktarı 1 kat püskürtme olarak ayarlandığında uygun parçalar elde edilmiştir. Yazıcıda üretilen parçalara mukavemet kazandırmak için HA 950 °C’de atmosfer kontrollü fırında 2 saat, PVA 65 °C’de atmosfer kontrollü fırında 2 saat bekletilmiştir. Bu ısıl işlem sonucunda kırılgan yapıdaki parçaların mukavemeti artmıştır.Additive Manufacturing (EU), which is developed for rapid prototype production, means the production of ceramic, metal, polymer or composite materials by superimposing layers in layers. With Binder Jetting, which is one of the additive production methods, it can be produced with almost all materials such as polymer, ceramic, metal and composite. Since the dust particles are kept together with the binder, different color parts can be produced by changing the binder color as cheap, fast and easy. However, the parts are only held together with the binder, so their strength is low. Post- production heat treatment is required for higher strength parts. In Binder Jetting process, the powder material is spread homogenously to the production platform using a roll-roll. Then the binding liquid is sprayed to specific places on the powder material and the production platform is lowered by the layer thickness and the production of the other layer begins. This process continues until printing is completed. In this study, the production parameters for ceramic (Hydroxyapatite, HA) and polymer (Polyvinyl Alcohol, PVA) are optimized in the Binder Jetting Manufacturing Method. 99% purity Hydroxyapatite and PVA were used as powder material. 80% water 10% diethylene glycol 10% isopropyl mixture was used as binder. Production experiments were carried out at 200, 150, 125, 100 and 80 µm thick layer thickness, different amount of binder and temperature (30, 45 °C) to optimize HA production parameters. For PVA production parameters, production experiments were carried out at a layer thickness of 250, 225 and 200 µm and a binding temperature of 40 °C. As a result, the production parameters for the HA were obtained when the layer thickness was set to 100 µm, the binding temperature was 45 °C and the amount of the binder was set to 1-fold spraying or the layer thickness of 125 µm, the binding temperature was set at 30 °C and the amount of the binder was 2-fold binder. In order to give strength to the parts produced in the printer, HA was kept in atmospheric furnace at 950 °C for 2 hours, PVA was kept at 65 °C for 2 hours in atmosphere furnace.