Geri Dön

Eklemeli imalat ile titanyum ve polimer esaslı malzemelerden üretilen hücresel yapıların mekanik davranışlarının deneysel olarak araştırılması

Experimental research on mechanical behaviors of additively manufactured cellular structures from titanium and polymer based materials

PDF İndir

  1. Tez No: 655002
  2. Yazar: BERKAY ERGENE
  3. Danışmanlar: PROF. DR. BEKİR YALÇIN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 304

Özet

Endüstride, özellikli davranışa sahip tasarımlara, hafif malzemelere ve yeni imalat yöntemlerine yönelim artmıştır. Topolojik tasarımla daha hafif, kabul edilebilir dayanıma, spesifik enerji emilimine, esnekliğe ve geometrik karmaşıklığa sahip hücresel yapıların eklemeli imal edilebilirliği araştırmacıların ilgi odağı olmuştur. Literatürde, pozitif Poisson oranına sahip malzemelerin davranışıyla ilgili çok sayıda bilimsel çalışmaya rastlanmakta, ancak, negatif Poisson oranına sahip yeni hücresel yapıların mekanik davranışlarıyla ilgili sınırlı düzeyde araştırma bulunmaktadır. Bu doktora tezinde, Poisson oranının negatif olması ve bunun mekanik davranışa etkisinin araştırılabilmesi için honeycomb, re-entrant, kiral ve hibrit gibi değişik topolojilere sahip hücresel yapılar tasarlanarak, PLA ve Ti6Al4V malzemelerden optimum parametrelerle eklemeli imal edilmiştir. Eriyik yığarak modellemeyle (FDM) PLA malzemeden, direkt metal lazer sinterlemeyle (DMLS) Ti6Al4V malzemeden ASTM D638-14 ve E8/E8M-16a standartlarına uygun olarak çekme ve basma test numuneleri üretilmiştir. Hücresel yapıların birim hücresinin konumlanma yönü ve birim hücresindeki kirişin kalınlığı, uzunluğu, yüksekliği ve açısı gibi geometrik değişkenlerin mekanik performansa etkisi belirlenmeye çalışılmıştır. Sonuç olarak, DMLS ile Ti6Al4V malzemeden ve FDM ile PLA malzemeden imal edilen hücresel yapıların birim hücresinde tasarımla imalat sonrası boyutsal farklılık sırasıyla % 1,6 ve % 22,5 olarak ölçülmüştür. PLA numunelerin yüzey pürüzlülüğü 10-20 µm aralığında, Ti6Al4V'un 3-4 µm mertebesinde ölçülmüştür. Kiriş kalınlığının artmasıyla, elastik modülü, çekme ve basma dayanımlarında artış görülmüştür. Çekme durumunda honeycomb yapıların, basma durumunda ise re-entrant yapıların daha fazla enerji absorbe ettiği belirlenmiştir. Özellikle, honeycomb yapılar pozitif Poisson değerine sahip olurken, re-entrant, kiral ve hibrit yapılar belirli deformasyon miktarına kadar negatif Poisson davranışı sergilemiştir. Bu davranışın, re-entrant yapıların enerji emilimine katkı sağladığı sonucuna varılmıştır.

Özet (Çeviri)

In the industry, there has been an increasing trend towards designs with featured behavior, light materials, and new manufacturing methods. With topological design, the additive manufacturability of cellular structures with lighter, acceptable strength, specific energy absorption, flexibility, and geometric complexity has been the focus of the researchers. There are many scientific studies in the literature on the behavior of materials with a positive Poisson's ratio, but there is limited research on the mechanical behavior of new cellular structures with a negative Poisson's ratio. In this PhD thesis, cellular structures with different topologies such as honeycomb, re-entrant, chiral and hybrid were designed and manufactured with optimum parameters from PLA and Ti6Al4V materials to investigate the negative Poisson's ratio and its effect on mechanical behavior. Tensile and compression test specimens in accordance with ASTM D638-14 and E8 / E8M-16a standards were manufactured from PLA and Ti6Al4V material by fused deposition modelling (FDM) and direct metal laser sintering (DMLS) respectively. The effect of geometric variables such as the positioning direction of the unit cell of the cellular structures and the thickness, length, height, and angle of the rib in the unit cell on the mechanical performance were determined. As a result, the dimensional difference in the unit cell of the cellular structures made of Ti6Al4V by DMLS and PLA material by FDM between design and manufacturing was measured as 1,6 % and 22,5 % respectively. The surface roughness of PLA samples was measured in the range of 10-20 µm, and 3-4 µm for Ti6Al4V. With the increase in rib thickness, elastic modulus, tensile and compression strengths increased. It was determined that honeycomb structures absorb more energy under tension and re-entrant structures in compression. Especially, honeycomb structures have a positive Poisson value, while re-entrant, chiral and hybrid structures exhibited negative Poisson behavior up to a certain amount of deformation. It is concluded that this behavior contributes to the energy absorption of the re-entrant structures.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    859101

    Eklemeli imalat yöntemi ile üretilmiş Ti6Al4V parçaların farklı ortam sıcaklıklarında mekanik özelliklerinin incelenmesi

    Determining mechanical properties of Ti6Al4V additive manufactured parts at different test conditions

    TAYLAN OVACIK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Makine MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Makine Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BİNNUR SAĞBAŞ

  2. Tez No

    800713

    Peek matrisli polimer kompozit temelli insan omurga implantı geliştirilmesi ve granül ekstrüzyon yöntemi ile eklemeli imalatı

    Development of human spine implant based on peek matrix polymer composite and additive manufacturing by granule extrusion method

    MERVE BAĞCI BİLGEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ALAEDDİN BURAK İREZ

  3. Tez No

    635490

    Numerical and experimental investigation on the crushing behaviour of auxetic lattice cells produced with additive manufacturing techniques

    Eklemeli imalat teknikleri ile üretilmiş ökzetik kafes yapıların ezilme davranışlarının nümerik ve deneysel olarak incelenmesi

    KADİR GÜNAYDIN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ANTONIO MATTIA GRANDE

  4. Tez No

    756864

    Experimental and numerical investigation of mechanical properties of additively manufactured auxetic structures

    Eklemeli imalatla üretilmiş ökzetik yapıların mekanik özelliklerinin deneysel ve sayısal incelemesi

    MEHMET TAŞDEMİR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Mühendislik BilimleriOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZAFER EVİS

  5. Tez No

    876703

    Sterolitografi ile üretilen kompozitlerde nano toz katkısının mekanik ve fiziksel özelliklere etkisinin araştırılması

    Investigation of the effect of nano powder additives on mechanical and physical properties of composites produced by stereolithography

    MAMOUN K.M. ALSHIHABI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Makine MühendisliğiIsparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MEVLÜT YUNUS KAYACAN

Geri Dön