Metallerin lazer katmanlı imalatında kullanılan proses parametrelerinin etkisinin, modelleme ve simülasyon yöntemleri kullanılarak incelenmesi
Investigation of the effects of process parameters for laser additive manufacturing by using modeling and simulation methods
- Tez No: 522682
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MELİH CEMAL KUŞHAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 142
Özet
Son yıllarda katmanlı (eklemeli) imalat teknolojilerinin kullanıldığı ve metal malzemeden fonksiyonel parça üretimini amaçlayan çalışmalar artarak devam etmektedir. Sundukları farklı avantajlar sebebi ile yaygınlaşan katmanlı imalat teknolojileri; kullanılan malzeme formu, malzeme ekleme tekniği, enerji girdisi çeşidi ve proses konfigürasyonu gibi pek çok konuda farklılıklar göstermektedir. Bunlar arasından toz yatağında lazer ile birleştirme yöntemi, ince geometrik unsurların üretilebilmesi, yüzey kalitesinin diğer yöntemlere kıyasla iyi olması ve yeni malzeme çeşitleri açısından sunduğu esneklik sebebi ile çeşitli endüstri kolları tarafından tercih edilmektedir. Bununla beraber söz konusu yöntemin doğası gereği meydana gelen, metal tozunun hızlı ergime ve katılaşma süreçleri sebebi ile artık (kalıntı) gerilmeler oluşmaktadır. Oluşan bu artık gerilmelere bağlı olarak parçada deformasyonlar meydana gelebilmekte ve dolayısıyla, parça geometrisi veya malzemesine bağlı olarak hedeflenen kalitede üretimler elde edilememektedir. Bahsi geçen zorlukların üstesinden gelmek, ancak toz yatağında lazer ile birleştirme yönteminin imalat / proses parametreleri açısından optimize edilmesi ile mümkün olmaktadır. Bununla beraber proseste yer alan çok sayıda farklı parametrenin etkisinin tek bir araştırmacı veya kurum tarafından anlaşılması, zaman ve maliyet açısından uygulanabilir değildir. Bu çalışmada aktarılan zorlukların üstesinden gelmek için metallerin lazer katmanlı imalatında kullanılan proses parametrelerinin etkisinin, modelleme ve simülasyon yöntemleri kullanılarak incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında toz yatağında lazer ile birleştirme için sonlu elemanlar yöntemi ile nümerik bir model oluşturulmuştur. Termal ve mekanik sonuçların öngörülebildiği model ile simülasyonlar gerçekleştirilerek temel proses parametrelerinin etkileri numune geometrileri üzerinde incelenmiştir. Model hızlandırma çalışmalarının da yer aldığı tez içerisinde üç boyutlu karmaşık geometriler için de simülasyonlar yapılmış ve deneysel verilerle karşılaştırılmıştır.
Özet (Çeviri)
In recent years, studies using additive (layered) manufacturing technologies and aiming to produce functional parts from metallic materials continue to increase. Additive manufacturing technologies, which have become widespread due to various advantages they present; differ in many aspects, such as the material form used, the material insertion technique, the type of energy input and the process configuration. Among them, laser powder bed fusion technique is preferred by various industries due to the possibility of producing fine geometric features, better surface quality comparing to other techniques and offered flexibility for new material types. However, due to the rapid melting and solidification processes of the metal powder, which are inherent to the method, residual stresses are generated. Because of these residual stresses, deformation may occur in the final part and therefore the targeted production quality can not be obtained in terms of part geometry or the material. It is only possible to overcome the difficulties mentioned above by optimizing the manufacturing / process parameters of laser powder bed fusion technique. Nevertheless, it is not feasible in terms of time and cost to understand the effect of a large number of different parameter just by one reseacher or institute. In this study, it is aimed to inve-stigate the effect of process parameters used in laser powder bed fusion process of metals by using modeling and simulation methods in order to overcome the difficulties. In the scope of the study, a numerical model was established by using the finite element method for powder bed fusion process. Simulations were carried out and the effects of basic process parameters were examined on sample geometries with the model that can predict thermal and mechanical results. In the thesis which includes model acceleration studies, simulations were also made for three dimensional complex geometries and compared with experimental data.
Benzer Tezler
- Numerical analysis of additive manufacturing of maraging steel
Yüksek dayanımlı çeliğin 3 boyutlu yazıcı ile imalatının sayısal analizi
MOBIN MAJEED
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT VURAL
- Akrilik bazlı çok katmanlı sürdürülebilir kompozitlerin yönlenmeye bağlı mekanik özelliklerinin analitik ve sayısal olarak doğrulanması
Analytical and numerical validation of the orientational mechanical properties of acrylic based multilayer sustainable composites
KEREM KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA BAKKAL
- Development of multi-layer conductive polymer nanocomposites for electromagnetic shielding application
Elektromanyetik kalkanlama uygulamaları için katmanlı iletken polimer nano kompozitlerinin geliştirilmesi
FATMA ZEHRA ENGİN SAĞIRLI
Doktora
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ KAYALI
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
- Experimental investigation of the mechanical properties of nanolayered metals
Nanokatmanlı metallerin mekanik özelliklerinin deneysel araştırılması
ALİCAN TUNCAY ALPKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEZER ÖZERİNÇ
DOÇ. DR. YUNUS EREN KALAY
- Fabrication of fiber metal laminated composites by resin infusion technique using metallic layers with modified surface
Reçine infüzyonu tekniği ile yüzeyi modifiye edilmiş metalik katmanlar kullanılarak fiber-metal katmanlı kompozit malzeme üretimi
GÜNEY DALOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARCAN FEHMİ DERİCİOĞLU
PROF. DR. ALİ ŞAKİR BOR