Surface Roughness Performance Related to the Direction in Composite Structures Produced by the Fused Filament Fabrication Method and Improve to Surface Roughness

Additive manufacturing is used today in different industries to produce prototypes and even final products. Additive manufacturing offers solutions for the fabrication of complex geometries and is preferred for manufacturing parts in a wide variety of applications. The fused filament fabrication (FFF) method is the additive manufacturing method with the most users worldwide. With the developing material science, it has been possible to produce composite structures and even metal products by going beyond the production of pure polymers in the FFF method. The mechanical properties of the materials produced by the FFF method change according to the production direction. In the FFF method, the production parameters have a significant influence on mechanical properties and material properties. One of the most important disadvantages of parts produced by additive manufacturing is that the surface quality of the parts after production is not good. In this thesis, the surface properties of composite structures produced using pure polyamide and polyamide matrix carbon fiber reinforced filaments by the FFF method were investigated. The production parameters used in the FFF method and the surface roughness performance of the samples depending on the direction were examined. The effect of layer thicknesses on surface roughness and the effect of fill orientation on surface quality were measured. In addition, the effects of carbon fiber reinforcement and reinforcement ratio on the surface quality and the effects of chemical surface treatments applied to all samples after production on the surface quality were investigated. It was concluded that the increase in the layer thickness increased the surface roughness, the -/+45 infill pattern iv created higher roughness than the 0 and 90 orientations, and the surface quality could be increased by chemical surface modification.

Eklemeli imalat, bugün farklı endüstrilerde prototipler ve hatta nihai ürünler üretmek
için kullanılmaktadır. Eklemeli imalat karmaşık geometrilerin imalatı için çözümler
sunar ve çok çeşitli uygulamalarda parça imalatı için tercih edilir. Erimiş filament
ekstrüzyonu (EFE) yöntemi, dünyada en çok kullanıcısı olan eklemeli üretim
yöntemidir. Gelişen malzeme bilimi ile EFE yönteminde saf polimer üretimi ötesine
geçerek kompozit yapılar ve hatta metal ürünler üretmek mümkün olmuştur. EFE
yöntemi ile üretilen malzemelerin mekanik özellikleri üretim yönüne göre
değişmektedir. EFE yönteminde üretim parametrelerinin mekanik özellikler ve
malzeme özellikleri üzerinde büyük bir etkisi vardır. Eklemeli imalat ile üretilen
parçaların en önemli dezavantajlarından biri de üretim sonrası parçanın yüzey
kalitesinin iyi olmamasıdır. Bu tez çalışmasında, EFE yöntemi ile saf poliamid ve
poliamid matrisli karbon fiber takviyeli filamanlar kullanılarak üretilen kompozit
yapıların yüzey özellikleri incelenmiştir. EFE yönteminde kullanılan üretim
parametrelerinin ve numunelerde yöne bağlı olarak meydana gelen yüzey pürüzlülük
performansı incelenmiştir. Katman kalınlıklarının yüzey pürüzlülüğüne etkisi ve dolgu
yönlenmesinin yüzey kalitesine etkisi ölçülmüştür. Ayrıca karbon fiber takviyesinin
ve takviye oranının yüzey kalitesine olan etkisi ve tüm numunelere üretim sonrası
uygulanan kimyasal yüzey işlemlerinin yüzey kalitesine olan etkileri araştırımıştır.
Katman kalınlığındaki artışın yüzey pürüzlülüğünü arttırdığı, -/+45 dolgu
yönlenmesinin 0 ve 90 yönlenmelerine göre daha yüksek pürüzlülük oluşturduğu ve
kimyasal yüzey modifikasyonu ile yüzey kalitesinin arttırılabileceği sonuçlarına
varılmıştır.