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: Belirtilmemiş.
- 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: 86
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
- Modeling and optimization of micro scale pocket milling operations
Mikro ölçekli cep frezeleme işlemlerinin modellenmesi ve eniyilemesi
BENGİSU SERT
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. YİĞİT KARPAT
- Design of active magnetic bearing spindles for micro-milling applications
Mikro freze uygulamaları için aktif manyetik yatak millerinin tasarımı
KAZI SHER AHMED
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEKİR BEDİZ
- Elipsometre esaslı mikroakışkan sistemleri kullanan protein array platformlarının hazırlanması
Preparation of ellipsometer based protein array platforms using microfluidic systems
BURCU OTMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN BİSKİN