Simulation and Optimization of the Thermal Performance of Polymer Composite Materials Produced by 3d Printing

Selim Bacak

Makale detayları

Simulation and Optimization of the Thermal Performance of Polymer Composite Materials Produced by 3d Printing

Yazarlar:

Selim Bacak

Yayıncı:

Süleyman Demirel University

Ana Başlıklar:

Makine Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.29 Issue 2, pp.493-501

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

8/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001356836

pISSN:

1308-6529

Anahtar kelimeler:

Özet:

 This study aims to investigate the thermal performance of ABS, PLA, and TPU polymer composite materials produced using 3D printing technology under high-temperature conditions through simulation and experimental methods. Steady-state and transient analyses conducted using SolidWorks software evaluated the materials temperature distribution, thermal stress, and deformation behavior. The findings indicate that temperature variations directly influence the mechanical durability of polymers and that critical stress concentrations may shorten the materials service life. Notably, TPU exhibited higher deformation levels, while PLA was found to be sensitive to pronounced temperature gradients, and ABS demonstrated a more uniform stress distribution. Optimization recommendations suggest that improvements in production parameters and design can reduce thermal stresses by 15-25. These results provide valuable insights for developing more durable and long-lasting designs in industrial applications of polymer composites.

 This study aims to investigate the thermal performance of ABS, PLA, and TPU polymer composite materials produced using 3D printing technology under high-temperature conditions through simulation and experimental methods. Steady-state and transient analyses conducted using SolidWorks software evaluated the materials temperature distribution, thermal stress, and deformation behavior. The findings indicate that temperature variations directly influence the mechanical durability of polymers and that critical stress concentrations may shorten the materials service life. Notably, TPU exhibited higher deformation levels, while PLA was found to be sensitive to pronounced temperature gradients, and ABS demonstrated a more uniform stress distribution. Optimization recommendations suggest that improvements in production parameters and design can reduce thermal stresses by 15-25. These results provide valuable insights for developing more durable and long-lasting designs in industrial applications of polymer composites.

 This study aims to investigate the thermal performance of ABS, PLA, and TPU polymer composite materials produced using 3D printing technology under high-temperature conditions through simulation and experimental methods. Steady-state and transient analyses conducted using SolidWorks software evaluated the materials temperature distribution, thermal stress, and deformation behavior. The findings indicate that temperature variations directly influence the mechanical durability of polymers and that critical stress concentrations may shorten the materials service life. Notably, TPU exhibited higher deformation levels, while PLA was found to be sensitive to pronounced temperature gradients, and ABS demonstrated a more uniform stress distribution. Optimization recommendations suggest that improvements in production parameters and design can reduce thermal stresses by 15-25. These results provide valuable insights for developing more durable and long-lasting designs in industrial applications of polymer composites.

 Bu çalışmada, 3B baskı teknolojisi kullanılarak üretilen ABS, PLA ve TPU polimer kompozit malzemelerin yüksek sıcaklık koşullarındaki termal performanslarının simülasyon ve deneysel yöntemlerle incelenmesi amaçlanmıştır. SolidWorks yazılımı kullanılarak gerçekleştirilen kararlı durum ve geçiş analizleri, malzemelerin sıcaklık dağılımını, termal stresini ve deformasyon davranışını değerlendirmiştir. Bulgular, sıcaklık değişimlerinin polimerlerin mekanik dayanıklılığını doğrudan etkilediğini ve kritik stres konsantrasyonlarının malzemenin hizmet ömrünü kısaltabileceğini göstermektedir. Özellikle TPU daha yüksek deformasyon seviyeleri sergilerken, PLAnın belirgin sıcaklık gradyanlarına duyarlı olduğu ve ABSnin daha düzgün bir stres dağılımı gösterdiği bulunmuştur. Optimizasyon önerileri, üretim parametrelerinde ve tasarımda yapılan iyileştirmelerin termal stresleri 15-25 oranında azaltabileceğini göstermektedir. Bu sonuçlar, polimer kompozitlerin endüstriyel uygulamalarında daha dayanıklı ve uzun ömürlü tasarımlar geliştirmek için değerli bilgiler sağlamaktadır.

Makale detayları

Simulation and Optimization of the Thermal Performance of Polymer Composite Materials Produced by 3d Printing

Yazarlar:

Selim Bacak

Yayıncı:

Süleyman Demirel University

Ana Başlıklar:

Makine Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.29 Issue 2, pp.493-501

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

8/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001356836

pISSN:

1308-6529

Thermal stress

Thermal analysis

ABS

PLA

TPU

OptimizationTermal stres

Termal analiz

ABS

PLA

TPU

Optimizasyon

Sayı

Makale detayları

Yazarlar: Selim Bacak

Yayıncı: Süleyman Demirel University

Ana Başlıklar: Makine Mühendisliği (Diğer)

Dergi: Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.29 Issue 2, pp.493-501

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 8/2025

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2001356836

pISSN: 1308-6529

Sayı

Yazarlar:

Selim Bacak

Yayıncı:

Süleyman Demirel University

Ana Başlıklar:

Makine Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Vol.29 Issue 2, pp.493-501

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

8/2025

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001356836

pISSN:

1308-6529