İTÜDERGİSİ/d, Cilt 9, Sayı 2 (2010)

Yazı Büyüklüğü:  Küçük  Orta  Büyük

Stereolitografideki fotopolimerizasyon sürecinin matematiksel modellenmesi ve simulasyonu

Gökçen Alev ALTUN-ÇİFTÇİOĞLU, Ayşegül ERSOY-MERİÇBOYU

Özet


Ultraviyole (UV) ışın etkisi ile bir sıvı reçinenin istenilen geometriye sahip katı cisimlere dönüşümünü sağlayan stereolitografi tekniğinin temel süreci olan fotopolimerizasyon sürecinin anlaşılması, stereolitografi tekniğinin kullanıldığı üretimler için kritik öneme sahiptir. Çalışma koşullarının fotopolimerizasyon sürecine olan etkilerinin belirlenmesi,  stereolitografide istenilen boyutta ve kalitede ürünün elde edilmesini sağlamaktadır. Bu çalışmada, stereolitografi cihazında farklı koşullarda gerçekleştirilen fotopolimerizasyon sürecinin simulasyonu için deterministik yaklaşımı temel alan bir matematiksel model geliştirilmiştir. Geliştirilen matematiksel modeli oluşturan iki boyutlu kısmi diferansiyel denklemlerin çözümü COMSOL paket programı yardımıyla sonlu farklar yöntemi uygulanarak belirli sınır koşulları için çözülmüştür. Bu modelde, fotopolimerizasyon sırasında gerçekleşen kimyasal tepkimelere (başlama, yayılma, sonlanma ve yavaşlama) ait kinetik eşitliklerin yanısıra ısı ve kütle aktarım etkilerini temsil eden eşitlikler de göz önünde bulundurulmuştur. Matematiksel modelin, stereolitografide fotopolimerizasyon yoluyla katı cisim oluşma sürecini başarılı bir şekilde tanımlayabildiği görülmüştür. Simulasyonlar UV ışın kaynağının üç farklı tarama hızı (2.72x10-1 m/s, 2.72x10-2 m/s ve 1.18x10-2 m/s) için yapılmıştır. Simulasyon sonuçları, UV ışın kaynağının tarama hızındaki değişimin tepkime dönüşümüne olan etkisini ve buna bağlı olarak katı cismin boyutlarında meydana gelen değişimi de açıkça ortaya koymuştur. Yapılan simulasyonlar sonucunda UV ışınının reçine içindeki derinliğine bağlı olarak tepkime dönüşüm eğrileri elde edilmiş ve bu eğrilerin yardımıyla fotopolimerizasyon sonucu oluşacak katı cismin boyutları belirlenmiştir.

 

Anahtar Kelimeler: Fotopolimerizasyon, matematik modelleme, stereolitografi.


Tam Metin: PDF