Eklemeli İmalat ile Üretilen Kafes Yapılarda Tasarım ve Üretim Parametrelerinin Mekanik Özelliklere Etkisi
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tez Danışmanı: Hüseyin Kürşad Sezer
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Desteklendiği Program: Diğer
Özet:
Bu
doktora tezi, kafes yapılarının tasarımı ve üretiminde eklemeli imalat
teknolojilerinin kullanımı üzerine metodolojik bir yaklaşım sunmaktadır. Havacılık,
otomotiv ve biyomedikal endüstriyel uygulamalar için gelişmiş mekanik
özelliklere ve mukavemet/ağırlık oranına sahip kafes yapıların imalatı son yıllarda
giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Her ne kadar Eİ teknolojisi, karmaşık
kafes yapılarının üretiminde kullanılmaya başlanmış olsa da, birim hücre
tasarımı, işlem parametreleri, baskı oryantasyonu gibi önemli etkileşimli
faktörlerin kafes yapıların boyutsal doğruluğu ve mekanik özelliklerine
etkileri sistematik bir şekilde irdelenmemiştir. Bu araştırmanın birincil
amacı, tasarım ve imalat parametrelerini optimize ederek bu yapıların mekanik performanslarının
iyileştirilmesidir. Çalışma metallik kafes yapılar üzerine yoğunlaşmış olsa da,
farklı kafes yapı tasarımlarının mekanik özelliklere etkisinin ön çalışması
için nispeten daha esnek çalışma prensibi sunan ve proses parametre
optimizasyonu gerektirmeyen fotopolimer esaslı MutiJet baskı yöntemi
kullanılmıştır. Bu ön çalışmadan edinilen tecrübe ve bilgi birikimi ile metalik
kafes elemanlarının, Seçici Lazer ile Ergitme (SLM) Eİ yöntemiyle optimum
üretimini sağlamak amacıyla farklı işlem parametreleri ve baskı oryantasyonları
kullanılarak AlSi10Mg çubuk elemanları üretilmiştir. SLM işlem parametrelerinin
eriyik havuz geometrisi ve dolayısıyla mekanik özellikler üzerindeki rolünü
araştırmak için nümerik modelleme tekniği kullanılmıştır. Model gauss ışın
dağılımına sahip lazer enerjisinin dairesel bir yol üzerinde hacimsel ısı
kaynağı olarak ilerlemesi ile ısı dağılımı ve anlık faz değişimini ortaya
koymaktadır. Optimum tasarımlar baz alınarak makine öğrenmesi temelli kafes
tasarımları geliştirilmiş olup, basma ve darbe testleri ile mekanik özellikleri
değerlendirilmiştir. Ayrıca, baskı parametrelerinin ve yapı yönelimlerinin SLM
ile üretilen AlSi10Mg çubuk elemanların boyutsal doğruluğu, mikro yapısı ve
mekanik performansı üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Bu araştırmanın
bulguları, kafes yapıların eklemeli imalat süreçlerinin anlaşılmasını
ilerletmeye, kafes yapı performansını artırmaya ve makine öğrenmesi ile
yenilikçi tasarım yaklaşımları geliştirmeye katkıda bulunmaktadır.