Design and implementation of chaotic delta robot mixer system for preparing graphene nanocomposite coating

Abstract

Bu tez kaotik sistem tabanlı delta robot karıştırıcının tasarlanmasını ve polimer nanokompozitlerin etkin karıştırılmasına uygulanmasını içermektedir. Kaplama malzemesi üretiminde maddelerin etkin karıştırılması kritik öneme sahip bir süreçtir. Kapmama malzemelerinin büyük çoğunluğu non-Newtonian tipteki sıvılarla karıştırılması gereken polimetrik materyallerden oluşmaktadır. Mükemmel şekilde karıştırılmış bir kaplama malzemesi elde edilebilmesi için bu işlem oldukça zorlayıcı ve kritik öneme sahiptir. Daha üstün bir karıştırma performansı elde etmek amacıyla bu tezde sunulan karıştırıcı sistemin kaotik olarak çalışması için iki farklı ve birbirlerinden bağımsız kaotik sistem kullanılmıştır. Bu sistemlerden bir tanesi karıştırıcı şaftın ucundaki pervanenin hızını kontrol ederken, diğer sistem ise bu pervanenin üç boyutlu eksendeki koordinatlarını kontrol etmektedir. Proje kapsamında üretilen bu sistem, bilimsel yazında mevcut olan sabit konumlu ancak hızı kaotik olarak değişen sistemleri bir ileri seviyeye taşımakta ve kaotik sistemlerin zaman verimliliğini daha etkin olarak kullanmaktadır. Sistemin performansı değerlendirilirken sabit hızla çalışan geleneksel karıştırma yöntemleri ve sabit konumlu ancak kaotik hızda çalışan karıştırma sistemleri ile karşılaştırılmıştır. Bu performans değerlendirilmesi için güvenilir ve sıkça kullanılan malzeme karakterizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Elde edilen bulgular önerilen ve gerçekleştirilen kaotik sistem tabanlı delta robot karıştırıcının performansının diğer sistemlerden daha başarılı olduğunu ortaya koymuştur.

This thesis includes design, implementation and polymer nanocomposite mixing application of chaotic system based robust delta robot. Blending fluids is a vital process while preparing coating materials. The most commonly used the coating materials are polymeric materials which need to be blended in non-Newtonian fluids. This process is very critical and harder to achieve a perfectly prepared coating material. To achieve superior blending performance, two different and independent chaotic systems were used to chaotify delta robot-based blender system. One of them was used for chaotification of the propeller while the other chaotic system controls the three-dimensional position of the propeller. The designed and implemented system uses efficiency of the chaotic mixing in terms of homogeneity and operation time related to the consumed electrical energy. The performance of the system was compared to traditional constantly worked blenders and chaotically turned blenders. In these performance evaluations, well known and reliable material characterization methods were used. The obtained results show that, the proposed system has a better mixing performance than other blending systems.