Düşük erime sıcaklığına sahip metal alaşımları için üç boyutlu yazıcı tasarımı ve imalatı

Abstract

Eklemeli imalat, dijital ortamdaki modeli, katmanlar halinde malzeme biriktiren üç boyutlu yazıcılar ile fiziksel bir ürüne dönüştüren teknolojidir. Eklemeli imalat sistemleri, üretimde sağladığı tasarım özgürlüğü sayesinde, havacılık ve uzay sektöründe oldukça önem arz etmektedir. Sarf malzemeleri genellikle çelik veya titanyum alaşımları olan bu sektörde, yüksek termal enerji üretebilen ve çevre koşullarını kontrol edebilen üç boyutlu yazıcılar gerekmektedir. Dolayısıyla bu sistemler oldukça yüksek maliyetli olmaktadır. Düşük ergime sıcaklığına sahip alaşımların eklemeli imalatı için daha basit donanımlara sahip ve düşük maliyetli sistemler kullanılabilmektedir. Ergiyik biriktirme tekniği (FDM) ile, düşük ergime sıcaklığına sahip alaşımlardan, iyi mekanik özelliklere sahip ve iletken ürünler elde etmek mümkündür. Bu çalışmada, bir FDM tipi üç boyutlu yazıcı ile tek süreçte tamamen metal ürünlerin imalatı hedeflenmiştir. Kimyasal bileşimi Bi50Pb26.7Sn13.3Cd10 ve Bi50Pb25Sn25 olan alaşımlardan numuneler üretilmiştir. 3B yazıcıda üretilen ve döküm ile üretilen numunelerin fiziksel ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Çalışma sonucu elde edilen verilere göre 3B yazıcıda üretilen metal numunelerin yüzey pürüzlülüğünün yöne bağlı olarak büyük oranda değişiklik gösterdiği saptanmıştır. 3B yazıcıda üretilen numunelerin, döküme oranla daha düşük çekme dayanımına sahip olmasına karşın, kopmadan önce daha fazla uzama gösterdiği gözlenmiştir. Ayrıca Bi50Pb26.7Sn13.3Cd10 alaşımı için, 3B yazıcıda üretilen numunelerin, döküm numunelere göre daha yüksek sertliğe sahip olduğu belirlenmiştir.