Geri Dön

Development and characterization of 3d printed frequency selective surface structures in aerospace applications

Havacılık uygulamalarında 3b yazılmış frekans seçici yüzey yapılarının geliştirilmesi ve karakterizasyonu

  1. Tez No: 782910
  2. Yazar: ÖMER ZİYAEDDİN ALABOYUN
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ METE BAKIR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Havacılık Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 90

Özet

Malzeme kütüphanelerinde yeterli sayıda kayıtlı veri/bilgi olmamasından dolayı 3B baskılı malzemeler havacılık ve uzay uygulamalarında kullanılmamaktadır. Ancak, gelecekte yapılacak havacılık ve uzay projelerinde daha sık kullanılmalarına dair yüksek bir potansiyele sahip ürünlerdir. Hızlı ve düşük maliyetli üretimlerinden dolayı teknolojideki gelişimlerle beraber eklemeli imalat yöntemleri büyük dikkat çekmeye başlamıştır. En hızlı ve en ucuz eklemeli imalat yöntemleri Fused Deposition Modeling (FDM) ile genelde üretilen 3D-baskılı polimerlerdir. Diğer yaygın 3D Yazıcılar Stereolithographic Apparatus (SLA) ve Selective Laser Sintering (SLS)'dir. Bu çalışmada ulaşılmak istenen başlıca hedef, 2 farklı yöntem ile antenden kaynaklanan Radar Kesit Alanının düşürülmesi. İlk yaklaşım, anten radomu üzerinde metamalzeme ve frekans seçici yüzey yapılarının kombinasyonunu birlikte kullanmaktır. Bu şekilde frekans seçici yüzey, diğerlerini yansıtırken belirli frekansların geçmesine izin veren bant geçiren filtreleme özelliği sağlayacaktır. Ek olarak, metamalzeme yapısı elektromanyetik bir soğurucu görevi görür, böylece yansıyan sinyallerin bir kısmı sönümlenir ve daha düşük Radar Kesiti elde edilir. İkinci yaklaşım, antenin metalik zemin düzleminin, aynı zamanda azaltılmış bir radar kesitine neden olan elektromanyetik soğuran bir köpükle desteklenen ve bir bant durdurma filtresi görevi gören frekans seçici bir yüzeyle değiştirilmesiyle ilgilidir. Metamalzeme ve frekans seçici yüzeylerin tümü periyodik yapılardan ve bir dielektrik substrattan yapılır. Bu çalışmada, bu periyodik yapıların substratı olarak 3D baskılı malzemeler kullanılmış ve radar kesitinin azaltılması açısından performansları karşılaştırılmıştır. Bu çalışmada, elektromanyetik ve çekme test numunelerinin çoğunu üretmek için FDM seçilmiştir ve SLA yöntemi ile de elektromanyetik ve çekme test numuneleri üretilmiştir. 3 boyutlu parça üretimi için SLA yöntemi ile yalnızca bir tip reçine kullanılmıştır, bu ANYCUBIC temel reçinedir. FDM ile farklı farklı 3B yazıcı termoplastik filament türleri kullanılmaktadır, bunlar PLA (Polylactic Acid), ULTEM9085 FR (PEI Polyertherimide alev geciktirici), PC (Polycarbonate) ve NYLON6-FR (Polyamide6 alev geciktirici)'dır. Farklı raster ve dolgu yönelimlerine sahip numunelerin 3B baskılarından sonra, bu numunelerin mekanik dayanımları karakterize edilmiştir. Çekme kuvveti üzerine çalışılmış ve mekanik testler gerçekleştirilmiştir. Mekanik testlere ek olarak, çok katmanlı frekans seçici yüzeyler (FSS) ve metamalzemeler (MTM) olarak ilgili raster ve dolgu yönelimlerine bağlı olarak üretilen numunelere elektromanyetik testler gerçekleştirildi. En son olarak belli bir seviye elektro manyetik soğurma ve radar kesit alanında düşüş elde edilmesi için, elektromanyetik karakterizasyon ve FSS geliştirilme çalışmaları gerçekleştirildi.

Özet (Çeviri)

In aerospace applications, 3D printed materials are not used extensively due to the small of amount of recorded data/information in the material library. But it does have a great potential to be used more often in the future aerospace projects. With the current progress of technology, the additively manufacturing methods gain a lot of attention due to its time efficient production and cost effectiveness. The fastest and cheapest methods of additive manufacturing are 3D-printed polymers most commonly generated by Fused Deposition Modeling. Other common methods of 3D Printers are Stereolithographic Apparatus and Selective Laser Sintering. The main goal in this study is to reduce Radar Cross Section caused by antenna structure using two separate approaches. The first approach is to use the combination of metamaterial and frequency selective surface structures together on the antenna radome. In this way, frequency selective surface will provide band-pass filtering property allowing certain frequencies to pass while reflecting all the others. In addition, the metamaterial structure acts as an electromagnetic absorber so that some of the reflected signals are absorbed yielding lower Radar Cross Section. The second approach deals with the replacement of metallic ground plane of the antenna with a frequency selective surface acting as a band-stop filter backed with electromagnetic absorber foam which also causes a reduced radar cross section. Metamaterial and frequency selective surfaces are all made from periodic structures and a dielectric substrate. In this study, 3D printed materials were used as the substrate of these periodic structures and their performances in terms of reducing radar cross section were compared. Fused Deposition Modeling is chosen to fabricate most of the test specimens in this study. And also, with Stereolithographic Apparatus method, some electromagnetic and tensile test specimens are fabricated. Only one type of photo-curable resin which is ANYCUBIC Basic Resin is used with Stereolithographic Apparatus 3D printing, then electromagnetic and tensile test specimens are fabricated. With Fused Deposition Modeling method, several types of 3D printer thermoplastic filaments are used, which are PLA (Polylactic acid), ULTEM9085-FR (PEI Polyertherimide flame retardant), PC (Polycarbonate), and NYLON6-FR (Polyamide6 flame retardant). After 3D printing of specimens with certain raster and also infill orientations, the mechanical strengths of these specimens are characterized by tensile tests. In addition to tensile tests, electromagnetic tests are also conducted upon the specimens that are manufactured with respect to relevant 3D printing materials with certain raster and infill orientation as multilayered frequency selective surface (FSS) structures. Eventually, electromagnetic characterization of the manufactured substrates along with the metamaterial and frequency selective surface designs are studied to obtain radar cross section reduction.

Benzer Tezler

  1. Experimental investigation of laser parameters in molded interconnect devices manufacturing via laser direct structuring

    Lazerle doğrudan yapılandırma yoluyla kalıplanmış ara bağlantı cihazlarının üretiminde lazer parametrelerinin deneysel incelenmesi

    CANSU GİZEM AKAGÜNDÜZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. EMRECAN SÖYLEMEZ

  2. Optical and micromechanical design and characterization of a laser scanning capsule endoscope unit

    Lazer taramalı kapsülü endoskop ünitesinin optik ve mikromekanik tasarımı ve karakterizasyonu

    İSRAA DHAHRAN SALAH ELDIN SALAHELDIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜNAY BAŞAR

    DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU

  3. 3 boyutlu baskı yönteminde kullanılabilecek sol-gel methodu ile sentezlenen biyoaktif cam doku iskelesi geliştirilmesi ve karakterizasyonu

    Development and characterization of 3D-printed bioactive glass tissue scaffold synthesized using the sol-gel method

    YİĞİT TURAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Metalurji MühendisliğiMarmara Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SONGÜL ULAĞ

    PROF. DR. OĞUZHAN GÜNDÜZ

  4. Development of 3D food printer and use of mushrooms in 3D food printer within the scope of new plant-based food production

    3D gıda yazıcısı geliştirme ve mantarların bitkisel bazlı yeni ürün geliştirme çalışmaları kapsamında 3D yazıcıda kullanımı

    EVREN DEMİRCAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BERAAT ÖZÇELİK

  5. MEMS sensor platform for vital monitoring under mri and intraocular pressure measurement

    Yaşamsal işaretlerin ve göz içi basıncın ölçülmesine yönelik MEMS basınç ölçer platformunun geliştirilmesi

    PARVIZ ZOLFAGHARI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU