MECHANICAL PROPERTIES OF 3D PRINTED CONTINUOUS CARBON FIBER/ POLYPROPYLENE LATTICE CORE COMPOSITE SANDWICH STRUCTURE

İbrahim Kürşad Türkoğlu; Tolgahan Bayram; Murat Yazıcı

Makale detayları

MECHANICAL PROPERTIES OF 3D PRINTED CONTINUOUS CARBON FIBER/ POLYPROPYLENE LATTICE CORE COMPOSITE SANDWICH STRUCTURE

Yazarlar:

İbrahim Kürşad Türkoğlu | Tolgahan Bayram | Murat Yazıcı

Yayıncı:

Bursa Uludağ University

Ana Başlıklar:

Kompozit ve Hibrit Malzemeler | Otomotiv Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi Vol.29 Issue 3, pp.863-880

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

12/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001333657

pISSN:

2148-4155

Anahtar kelimeler:

Özet:

 The production of functional parts with 3D manufacturing techniques has started to disclose fascinating studies. Although only thermoplastic filaments were initially used, fiber-reinforced composite parts can be produced using developing techniques. This study investigated the quasi-static and dynamic mechanical performance of 3D printed continuous Carbon Fiber Reinforced CFR composite sandwich panels. Sandwich panels were designed with a prismatic lattice core between CFR composite facesheets. Continuous CFR Thermoplastic Polypropylene PP Monofilament Composites CCTMC were used to produce sandwich structures. CCTMC sandwiches were produced with a laboratory-scale production system, including thermoplastic extruder and mold designed specifically. Facesheets of sandwiches were manufactured in a hot compression mold as 0900 stacking sequence as three-layers using the same CCTMCs. The sandwich panels were fully recyclable and ultra-lightweight, and pyramidal-shaped trusstype lattice cores were placed as the core of the structure. Test results showed test specimens had stand 270 kN peak force in the compression test and 240 kN peak force in 3-point bending, and the deformation in the structure occurred when the mono composite element reached the buckling limit. In the dynamic 3- point bending, the peak force value increased approximately 2 times and reached 450 kN due to the strainrate dependence of the material.

 The production of functional parts with 3D manufacturing techniques has started to disclose fascinating studies. Although only thermoplastic filaments were initially used, fiber-reinforced composite parts can be produced using developing techniques. This study investigated the quasi-static and dynamic mechanical performance of 3D printed continuous Carbon Fiber Reinforced CFR composite sandwich panels. Sandwich panels were designed with a prismatic lattice core between CFR composite facesheets. Continuous CFR Thermoplastic Polypropylene PP Monofilament Composites CCTMC were used to produce sandwich structures. CCTMC sandwiches were produced with a laboratory-scale production system, including thermoplastic extruder and mold designed specifically. Facesheets of sandwiches were manufactured in a hot compression mold as 0900 stacking sequence as three-layers using the same CCTMCs. The sandwich panels were fully recyclable and ultra-lightweight, and pyramidal-shaped trusstype lattice cores were placed as the core of the structure. Test results showed test specimens had stand 270 kN peak force in the compression test and 240 kN peak force in 3-point bending, and the deformation in the structure occurred when the mono composite element reached the buckling limit. In the dynamic 3- point bending, the peak force value increased approximately 2 times and reached 450 kN due to the strainrate dependence of the material.

 The production of functional parts with 3D manufacturing techniques has started to disclose fascinating studies. Although only thermoplastic filaments were initially used, fiber-reinforced composite parts can be produced using developing techniques. This study investigated the quasi-static and dynamic mechanical performance of 3D printed continuous Carbon Fiber Reinforced CFR composite sandwich panels. Sandwich panels were designed with a prismatic lattice core between CFR composite facesheets. Continuous CFR Thermoplastic Polypropylene PP Monofilament Composites CCTMC were used to produce sandwich structures. CCTMC sandwiches were produced with a laboratory-scale production system, including thermoplastic extruder and mold designed specifically. Facesheets of sandwiches were manufactured in a hot compression mold as 0900 stacking sequence as three-layers using the same CCTMCs. The sandwich panels were fully recyclable and ultra-lightweight, and pyramidal-shaped trusstype lattice cores were placed as the core of the structure. Test results showed test specimens had stand 270 kN peak force in the compression test and 240 kN peak force in 3-point bending, and the deformation in the structure occurred when the mono composite element reached the buckling limit. In the dynamic 3- point bending, the peak force value increased approximately 2 times and reached 450 kN due to the strainrate dependence of the material.

 3Boyutlu üretim teknikleriyle fonksiyonel parçaların üretimi üzerine ilgi çekici çalışmalar ortaya konmaya başlamıştır. Başlangıçta sadece termoplastik filamentler kullanılmasına rağmen gelişen teknolojiler sayesinde elyaf takviyeli kompozit parçalar da üretilebilmektedir. Bu çalışmada, 3Boyutlu baskılama ile üretilmiş sürekli karbon elyaf takviyeli CFR kompozit sandviç panellerin yarı statik ve dinamik yüklemeler altındaki mekanik performansı deneysel olarak incelenmiştir. Sandviç paneller, CFR kompozit yüzey levhaları arasında prizmatik kafes çekirdek olacak şekilde tasarlanmıştır. Sandviç yapıları üretmek için sürekli CFR termoplastik polipropilen PP monofilament kompozitler CCTMC kullanılmıştır. CCTMC sandviç yapıları, özel olarak tasarlanmış bir kalıp içeren laboratuvar ölçekli bir termoplastik ekstrüder sistemi ile üretilmiştir. Sandviçlerin yüzey levhaları, aynı CCTMCler kullanılarak üç katman halinde 0900 istifleme sırasına göre sıcak sıkıştırma kalıbında üretilmiştir. Geliştirilen sandviç paneller tamamen geri dönüştürülebilir ve ultra hafiftir ve piramit şeklindeki kafes tipi kafes çekirdekleri sandviç yapının çekirdeği olarak yerleştirilmiştir. Test sonuçları; test numunelerinin basınç testinde 270 kN maksimum kuvvetine ve 3 nokta eğilme testinde de 240 kN maksimum kuvvetine dayanabildiğini göstermiş ve yapıdaki deformasyonun mono kompozit elemanın burkulma sınırına ulaşmasıyla meydana geldiğini ortaya koymuştur. Dinamik 3 nokta eğilme testinde, malzemenin deformasyon hızına bağımlılığı nedeniyle tepe kuvvet değeri yaklaşık 2 kat artarak 450 kN değerine ulaşmıştır.

Makale detayları

MECHANICAL PROPERTIES OF 3D PRINTED CONTINUOUS CARBON FIBER/ POLYPROPYLENE LATTICE CORE COMPOSITE SANDWICH STRUCTURE

Yazarlar:

İbrahim Kürşad Türkoğlu | Tolgahan Bayram | Murat Yazıcı

Yayıncı:

Bursa Uludağ University

Ana Başlıklar:

Kompozit ve Hibrit Malzemeler | Otomotiv Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi Vol.29 Issue 3, pp.863-880

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

12/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001333657

pISSN:

2148-4155

Additive Manufacturing

Composite Materials

Lattice Core Structures

Mechanical Properties

Sandwich StructuresEklemeli Üretim

Kompozit Malzemeler

Kafes Çekirdek Yapılar

Mekanik Özellikler

Sandviç Yapılar

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: İbrahim Kürşad Türkoğlu | Tolgahan Bayram | Murat Yazıcı

Yayıncı: Bursa Uludağ University

Ana Başlıklar: Kompozit ve Hibrit Malzemeler | Otomotiv Mühendisliği (Diğer)

Dergi: Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi Vol.29 Issue 3, pp.863-880

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 12/2024

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2001333657

pISSN: 2148-4155

Sayı

Yazarlar:

İbrahim Kürşad Türkoğlu | Tolgahan Bayram | Murat Yazıcı

Yayıncı:

Bursa Uludağ University

Ana Başlıklar:

Kompozit ve Hibrit Malzemeler | Otomotiv Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Uludağ Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Dergisi Vol.29 Issue 3, pp.863-880

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

12/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001333657

pISSN:

2148-4155