Geri Dön

Modelling and Path Planning for Additive Manufacturing of Continuous Fiber Composites

Sürekli fiber kompozitlerin katmanlı üretim için modelleme ve takım yolu planlaması

PDF İndir

  1. Tez No: 506973
  2. Yazar: SULEMAN ASIF
  3. Danışmanlar: PROF. DR. BAHATTİN KOÇ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Sabancı Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Malzeme ekstrüzyon bazlı katmanlı imalat 3 boyutlu termoplastik polimerin eriyğinden yapılan parçaların katmanlı üretimi için önde gelen yöntemlerdendir. Fakat bu yöntemin uygulanması parçaların düşük dayanıklılık ve sünekliğinden dolayı kısıtlı bulunmaktadır. Parçalarda mekanik özelliklerin iyileştirilmesi doğrultusunda termoplastik polimerin kesik veya sürekli fiberlerle takviyesi sıkcsa kullanılan yötemlerdendir. Sürekli fiberlerle takviye edilmiş termoplastik polimerler'den (CFRPT) üretimin neticesinde mekanik özellikler geliştirlmiş olup ve elde edilen parçalar yüksek performanslı ugulamalarda örneğin uzay ve otomotiv sanayilerinde kullanılmaktadır. Bu tez çalışması iki bölümden oluşmaktadır. Birinci bölüm katmanlı imalat yöntemi ile üretilmiş sürekli fiber kompozitlerin mekanik özelliklerinin modellemsi ve değerlendirilmesinden oluşmaktadır. Hal hazırdaki katmanlı imalatla üretilen polimer kompozitlerin mekanik özelliklerinin değerlendirilmesi doğrultusunda bulunan çalışmalar deneysel sonuçları baz almaktalar. Bu nedenle bu işlemin değişkelerinin seçimi ve optimize edilmesi üzerinde sınırlı çalışmalar mevcuttur. Bu sekmede, nozel çapı, tabaka kalınlığı, hacim oranı ve doldurucunun yüzdesinin eklemeli yöntem ile üretilen CFRTP malzemesinin elastik özellikleri üzerindeki etkisini anlamak için bir sonlu eleman bazlı araştırması yapılmıştır. İkinci bölümde, eklemeli yöntem ile üretilen sürekli fiber kompozitlerinin devamlı bir taklım yolu planlamasının algoritması geliştirilmiştir. Ektrüzyon bazlı proseslerde mevcut kullanılan takım yolu planlama algoritmaları karmaşık şekilerde, malzeme birikmesinde devamsızlıklara sebep olmaktadır. Ayrıca, bu yöntemler devamlı fiber kompozitler basmada devamlı fiberlerin takviye olarak işlev yapması devamlı birikme olmasını gerektirdiği nedeniyle kullanılamaz. Bu tezde, yeni takım yolu planlama algoritması sürekli biriktirme takım yolu ile üç boyutlu sürekli fiber kompozit basma için geliştirlimiştir. Algoritma çeşitli karmaşık geometriler üretmek için sürekli biriktirme takım yolllarıyla uygulanmıştır. Bu tezdeki yapılan araştırma CFRTP kompoziti çeşitli takviye malzemeleriyle eklemeli üretim yöntemi için geliştirilebilir. Modelleme sonuçlarından geliştirilen sürekli takım yolu planlama algoritması, optimizasyon edilmiş proces parametreleri ile tümleşerek karmaşık geometriye sahip olan işlev kompozit parçaların üretimine yol açacaktır ve dolayısıyla konvansiyonel metal parçaların yerini hafifliğe çozüm getirerek çeşitli sanayilerde kullanılacaktır.

Özet (Çeviri)

Material-extrusion based Additive Manufacturing (AM) is one of the leading (AM) technologies, which produces three-dimensional (3D) parts by extrusion of molten thermoplastic polymers layer by layer. However, its applications are limited due to the low strength and stiffness of the parts produced by this technology. One of the ways to improve the mechanical properties of the parts is to use a reinforced thermoplastic polymer with a filler such as chopped or continuous fibers. The resulting additively manufactured continuous fiber reinforced thermoplastic (CFRTP) composites could have superior mechanical properties and hence can be used in high-performance applications such as for aerospace and automotive industries. This thesis is divided into two sections. The first section is related to the modeling of additively manufactured continuous fiber composites for evaluation of the mechanical properties. The current studies for evaluating the mechanical properties of additively manufactured CFRTP composites are based on experimental results. Therefore, there is very limited study available to determine and optimize the process parameters. In this section, a finite element based study is presented to determine the effect of process parameters such as nozzle diameter, layer thickness, volume fraction and infill percentage on elastic properties of additively manufactured CFRTP composite structures. The second section presents the development of a continuous path planning algorithm for additive manufacturing of continuous fiber composites. The existing path planning algorithms used in material extrusion-based processes cause discontinuities in the material deposition if complex shapes are manufactured. Moreover, they cannot be used for continuous fiber composite printing, since the use of continuous fiber as a reinforcement requires continuous deposition of material throughout the printing process. In this thesis, a novel path planning algorithm has been developed to generate continuous deposition path for 3D printing of continuous fiber composites. The algorithm has been implemented for various complex geometries to generate continues deposition paths for the designed complex parts. The research conducted in this thesis can expand to the additive manufacturing of CFRTP composites with various reinforcing materials. The developed continuous path planning algorithm can be coupled with the optimized process parameters obtained from modeling results to produce highly complex shape functional composite parts that could replace the conventional metal parts and processes by providing light-weight solutions for various industrial applications.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    203

    Diesel motorları yakıt püskürtme sistemlerinin dinamik simülasyonu

    Başlık çevirisi yok

    İRFAN KARAGÖZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1986

    Makine MühendisliğiUludağ Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OĞUZ BORAT

  2. Tez No

    265

    İki katlı pamuk ipliklerinden dokunan kumaşlarda örgüye bağlı olarak maksimum atkı sıklığının değişimi üzerinde bir araştırma

    Başlık çevirisi yok

    MELTEM ASLI NARTER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1985

    Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge Üniversitesi

    Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER

  3. Tez No

    32

    The Effect of government price support on wheat farming and wheat marketing in Turkey

    Başlık çevirisi yok

    GÜNEŞ GÜLSEN ÖZEL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1987

    EkonomiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Yöneylem Araştırması Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALİM DOĞRUSÖZ

  4. Tez No

    37

    Input-output modeling for Ankara water supply system

    Ankara su temini sistemi için girdi-çıktı modellemesi

    MEHMET GÜRSOY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1987

    İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DOĞAN ALTINBİLEK

  5. Tez No

    40

    An Experimental and analytical investigation of cam follower jump phenomenon

    Başlık çevirisi yok

    ŞÖLEN ŞEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1987

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET ÇALIŞKAN

Geri Dön