Polimer Bazlı Katmanlı İmalat Malzemesi Geliştirme Projesi

Step-Up:

Polimer Bazlı Katmanlı İmalat Malzemesi Geliştirme Projesi

AB 7.Çerçeve programı kapsamında çeşitli Avrupa firmaları ve araştırma kuruluşları ile birlikte gerçekleştirdiğimiz Step-Up projesinde, polimer bazlı katmanlı imalat sistemlerinden Selective Laser Sintering (SLS) için yenilikçi nano-malzemeler geliştirmeyi hedefledik.

Mevcut SLS malzemeleri ve enjeksiyon baskı malzemelerinın güç/esneme değerlerine göre karşılaştırmaları aşağıda görülebilir. Step-Up projesinde daha üstün mekanik ve termal özellikler elde etmenin yollarını aradık.

Projede izlenen stratejinin şematik temsili aşağıda görülebilir. Buna göre, WP1’de (iş kümesi 1) malzeme tasarımlarının oluşturulması, WP2 ve WP3’de yenilikçi malzemelerin geliştirilmesi, WP4’de demonstrasyona yönelik çalışmalar planladık. Diğer iş kümelerinde proje yönetimi, proje bilgilerinden istifade ve bilgilerin yayılımı, patent ve fikri hakların yönetimine yönelik çalışmaları paralel şekilde ilerlettik.

Yenilikçi malzemeler geliştirilirken aşağıdaki metodolojileri kullandık:

Mevcut bir SLS malzemesinin (PA12 bazlı) yapısal modifikasyonu

Mekanik özelliklerin ayarlanabilmesi için farklı polimerlerin nano-ölçekte alaşımlandırılması

Polimerlerin nano-şarjlanması (nanokompozit gelişimi)

Yenilikçi malzemeler geliştirilirken, endüstri ihtiyaçları ile proje çalışmaları arasında kuvvetli bir link sağlandığından emin olmak adına gerçek ürünler arasından örnek parçalar seçilmiş, ve gereksinimleri tespit edilmiştir. Örnek parçalar otomotiv, beyaz eşya, medikal gibi farklı sektörlerden seçilmiş, yenilikçi malzemeler ile farklı sektörlere ait ürünlerin farklı gereksinimlerinin karşılanması hedeflenmiştir.  Bu örnek parçaların birkaçına ve hedeflenen özelliklere aşağıdaki tabloda yer verilmiştir.

Proje kapsamında 100’ün üzerinde malzeme tasarımı oluşturduk. Bu malzeme tasarımlarının bir kısmı polimer matrislerinden, bir kısmı polimer/polimer alaşımlamadan, bir kısmı inorganik nano-partikül katkılı polimerlerden ve bir kısmı da metal-polimer kompozitlerinden oluşturuldu.  Aşağıda inorganik nano-partikül katkılı malzeme matrislerinden bir kısmı için oluşturduğumuz değerlendirme tablosunu görebilirsiniz. Gizlilik nedeni ile kullanılan katkı malzemeleri tabloda gösterilmemiştir. Bu malzemelerin sinterlemeye uygunluğuna yönelik çeşitli offline ve online testler yaptık.

Sinterlenmiş Duraform PA12 Malzeme SEM Analizi

Aşağıda ön testleri başarı ile tamamlayan bazı “aday” malzemeler yönelik ileri seviye testlerden birine ait sonuçlar paylaşılmıştır.

Öne çıkan malzemelere yönelik proses testleri gerçekleştirdik ve, sonuçları karşılaştırmalı olarak değerlendirdik. Aşağıda iki malzemeye koşulan testlere ilişkin bazı sonuçlar görülebilir.

Geliştirilen “aday” malzemelerin proses edilebilme kabiliyetleri de test edildikten sonra, seçilen örnek endüstriyel parçaların yenilikçi malzemelerle üretimine yönelik çalışmalar yaptık. Elde edilen sonuçların değerlendirilmesi ve yayınlanması ile proje tamamlanmıştır. Yenilikçi katmanlı imalat malzemeleri ile yapılan üretimlere ait bazı görüntüler aşağıdaki galeride görülebilir.