Investigation of Manufacturability of in-situ crosslinked Polylactic Acid (PLA) and Peroxide composite in additive manufacturing method

Abstract

Eklemeli imalat, endüstriyel sektörde kullanımı günden güne hızla artan bir üretim teknolojisidir. Eriyik yığma modelleme (FDM) düşük maliyet ve tasarım avantajı ile karmaşık geometrilere sahip ürünlerin üretilmesinde yaygın olarak kullanılan bir eklemeli imalat yöntemidir. Bununla birlikte, FDM ile üretilmiş polimer ürünlerin ara yüzey yapışma mukavemetlerinin düşük olması bu yöntemin zayıf yönünü oluşturmaktadır. Bu çalışmada, FDM teknolojisi ile çalışan 3B yazıcıda polilaktik asit (PLA) filamentinin serilmesi esnasında peroksit takviye edilerek yeni bir kompozit malzeme üretimi gerçekleştirilmiştir. PLA katmanları arasına ince film olarak serilmiş olan peroksit ile polimerin çapraz bağlanmasını sağlayarak katmanlar arasındaki ara yüzey mukavemetinin artırılması amaçlanmıştır. Peroksit ile PLA polimerleri arasında kimyasal bir etkileşim olup olmadığını gözlemlemek için Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) cihazında analizler gerçekleştirilmiştir. Üretilen kompozit örneklerin mekanik özelliklerindeki değişimin gözlemlenebilmesi için çekme dayanım özellikleri araştırılmıştır. Ayrıca, çekme testi sonrasında kompozit numunelerin kopma yüzeyleri taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Deneysel sonuçlar, 3B yazıcıda üretilmiş kompozit numunelerde peroksit ile PLA polimerlerinin çapraz bağlanması ile kompozit bir malzemenin üretilebileceğini göstermiştir. Ayrıca çapraz bağlama sayesinde kompozit numunelerin fiberleri arasında ara yüzey mukavemetinin artırıldığı ve buna bağlı olarak mekanik özelliklerinin geliştiği gözlemlenmiştir.