Model-based optimization of microscale parts printed with projection-based continuous vat photopolymerization
Projeksiyon temelli devamlı küvet fotopolimerizasyonu ile yazdırılmış mikro ölçekli parçaların model bazlı optimizasyonu
- Tez No: 761209
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MELİH ÇAKMAKÇI, DOÇ. DR. YİĞİT KARPAT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Dinamik optimizasyon, Stereolitografi, Süreç modelleme, Üç boyutlu modelleme, Üç boyutlu yazıcı, İşlemleme hızı, Dynamic optimization, Stereolithography, Process modelling, Three dimensional modelling, Three dimensional printer, Process speed
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Modelleme ve Simülasyon Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mikro ölçekli eklemeli üretim, karmaşık mikro ölçekli geometrilerin doğruluğunun arttırılmasının önemli bir sorun olarak görüldüğü son yıllarda ciddi gelişme kaydetmiştir. Üretimde siyah beyaz yerine gri tonlamalı resimlerin kullanılması üretim kalitesini arttırmaktadır. Bu tez, devamlı 3D yazdırmada voksel temelli gri tonlamalı dinamik optimizasyon kullanarak parçaların boyutsal doğruluğunu geliştirmek için kullanılabilecek model bazlı bir optimizasyon yöntemi sunar. Detaylı bir katılaşma modeli geliştirilmiş ve 3D yazdırmada kullanılan reçinenin kürleme dinamiklerini tahmin etmede kullanılmıştır. Her piksele yansıtılan ışık huzmesinin ışıması/parlaklığı reçinede hedeflenen vokselden daha büyük bir hacmi etkiler. Önerilen model bazlı yöntem mikro parçanın doğruluğunu korumak için resimleri, yakındaki tüm piksellerin ışık dağılımını da hesaba katarak optimize eder. BU yöntemin sonuçları, gri tonlamalı resimlerin fazla kürlenen alanları geliştirdiğini göstermek için 3 boyutlu karmaşık bir parçanın yazdırılmasına uygulanmıştır. Orijinal resimlerle karşılaştırıldığında fazla kürlenen voksel sayısının %24.7 azaldığı gösterilmiştir. Deney düzeneğinde yazdırılan gerçek yazdırma sonuçları yazdırma yönteminin doğruluğu ve kesinliğinin/hassasiyetinin arttığını doğrulamaktadır. Optimizasyon yöntemi gri tonlamanın yanı sıra üretim sırasında değişken yazdırma süresine izin vererek ve yazdırmanın hız profilini optimize ederek de geliştirilmiştir. Bu yaklaşım aksi takdirde doğru üretimi zor olacak belli geometrilerin de yazdırılmasını sağlar. Hız ve gri tonlama optimizasyonu gerçekleştirmenin hesaplama sınırları optimizasyon değişkenlerini azaltmak için belirli özel durumların simetrisini kullanarak aşılmıştır.
Özet (Çeviri)
Micro-scale additive manufacturing has seen significant growth over the past years, where improving the accuracy of complex micro-scale geometries is seen as an important challenge. Using grayscale images rather than black and white images during production is an effective method to improve the fabrication quality. This thesis presents a model-based optimization method for improving the dimensional accuracy of parts using voxel-based grayscale dynamic optimization during continuous 3D printing. A detailed solidification model has been developed and used to estimate the curing dynamics of the resin used in 3D printing. The irradiance of the light beam projected for each pixel influences a larger volume on the resin than the targeted voxel. The proposed model-based method optimizes the images considering the light distribution from all closely related pixels to maintain the accuracy of the micro part. The results of this method have been applied to the printing of complex 3D parts to show that optimized grayscale images improve the areas with overcuring significantly. It is shown that the number of overcured voxels was reduced by 24.7% compared to the original images. Actual printing results from the experimental setup confirm the improvements in the accuracy and precision of the printing method. The optimization method has been further improved by allowing variable printing speed during production and optimizing the speed profile of the print alongside grayscaling. This approach allows for printing of certain geometries that would otherwise be challenging to produce accurately. Computational limitations of performing speed and grayscale optimization simultaneously has been overcome by utilizing the symmetry of certain special cases to reduce optimization variables.
Benzer Tezler
- Kentsel çevre ve yeşil altyapı bağlamında açık alanların performanslarının değerlendirilmesi ve optimizasyonuna yönelik parametrik bir model önerisi
A parametric model roposal for optimization analysis of urban open space performance in the context of green infrastructure and urban environment
SAFİYE ELİF SERDAR YAKUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Peyzaj Mimarlığıİstanbul Teknik ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MELTEM ERDEM KAYA
- Doğadan esinli interaktif bina kabuğu tasarımı için örüntüye dayalı bir model
A model for nature inspired interactive building envelope design based on pattern
HÜLYA ORAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLEN ÇAĞDAŞ
- Lazer toz yataklı ergitme eklemeli imalat yöntemiyle üretilen AD730 alaşımı ile dövme UDI720LI alaşımının mikroyapı ve mekanik özelliklerinin karşılaştırılması
Comparison of microstructure and mechanical properties of AD730 alloy produced by laser powder bed fusion additive manufacturing method and forged UDI720LI alloy
RAMAZAN KIRGIL
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Toz yatağında katmanlı imalat prosesinin sonlu elemanlarla modellenmesi
Process modeling of powder bed fusion additive manufacturing with finite element method
FATİH YARDIMCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
