3boyutlu eklemeli üretim yöntemiyle üretilmiş termoplastik esaslı ökzetik çekirdek geometrili sandviç yapıların statik ve dinamik yükler altında davranışının incelenmesi

Abstract

Hafif sandviç yapılar, özellikle otomotiv, denizcilik ve havacılık gibi çeşitli uygulama alanlarında hızlı bir şekilde yayılarak kullanılmaktadır. Hızla yayılmanın başlıca nedenleri, bu yapıların yüksek özgül bükülme sertliğine ve enerji emme kapasitesine sahip olmasıdır. Sandviç yapılar temelde çekirdek ve yüz tabakalarından oluşmaktadır. Bu temel bileşenler arasında yapıya seçicilik ve değişkenlik kazandıran esas eleman çekirdek yapılardır. Birçok farklı amaç ve uygulama için çok sayıda analitik ve deneysel çalışma sonucunda geliştirilen çekirdek yapıların temeli, gözenekli malzemeler ve yapılardan oluşur. Birbirlerine göre farklı avantajları bulunan bu yapıların kullanım alanları istenilen özelliklere göre belirlenir. Bilinen birçok mühendislik malzemesi geleneksel olarak nitelendirilen pozitif poisson oranına sahiptir. Son zamanlarda, özellikle eklemeli üretim yöntemlerindeki gelişmelerle geleneksel davranışı olmayan negatif poisson oranlı (NPO) yeni yapılar ve malzemeler de ortaya çıkmaya başlamıştır. Ökzetik malzemeler veya yapılar olarak adlandırılan bu yeni malzemeler, tasarlanabilir malzemeler olarak da bilinmektedir. Bu mekanizma sayesinde yapılar, özellikle enerji sönümleme ve dayanıklılık konusunda çok üstün özelliklere sahip olabilmektedirler. Bu çalışmada eklemeli üretim yöntemi ile üretilen iki geleneksel ve 3 ökzetik çekirdek geometrisine sahip sandviç yapılar üretilmiştir. Tamamen geridönüştürülebilir biyoplastik PLA malzemesinden üretilen yapıların quasi-statik ve dinamik yükler altındaki enerji sönümleme kabiliyetleri, dayanımları ve hasar mekanizmaları deneysel olarak incelenmiştir.

Lightweight sandwich structures are used extensively in various application fields, especially automotive, marine and aviation. The main reasons for the rapid spread are that these structures have high specific flexural stiffness and energy absorption capacity. Sandwich structures mainly consist of core and face sheets. The main elements that give selectivity and variability to the structure are core structures. The core structures, consist of porous materials and structures, developed as a result of numerous analytical and experimental studies for many different purposes and applications. These structures, which have different advantages compared to each other, are determined according to the features desired from the usage areas. Many known engineering materials have a positive poisson's ratio, which is described as traditional. Recently, with the advances in additive manufacturing methods, new structures and materials with negative poisson ratio (NPO), which do not have traditional behavior, have begun to emerge. These new materials, called auxetic materials or structures, are also known as metamaterials. Thanks to the NPO mechanism, these structures can have superior properties, especially in energy damping and durability. In this study, two traditional and three auxetic core geometry sandwich structures were produced with additive manufacturing method. The energy damping abilities, strengths and damage mechanisms of the structures produced from fully recyclable bioplastic PLA material were investigated experimentally under quasi-static and dynamic loads.