Development and characterization of 3d printed frequency selective surface structures in aerospace applications
Havacılık uygulamalarında 3b yazılmış frekans seçici yüzey yapılarının geliştirilmesi ve karakterizasyonu
- Tez No: 782910
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ METE BAKIR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Havacılık ve Uzay Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Aeronautical Engineering, Mechanical Engineering, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Frekans seçen yüzeyler, Metamalzemeler, Radar kesit alanı, Çekme dayanımı, Üç boyutlu malzemeler, Frequency selective surfaces, Metamaterials, Radar cross section, Tensile strength, Three dimensional materials
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Havacılık ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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
- 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
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMRECAN SÖYLEMEZ
- 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
2021
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNAY BAŞAR
DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU
- FDM tip 3D yazıcılara yönelik radar sinyal sönümleme özelliğine sahip filament geliştirilmesi
Development of radar absorber filament for FDM type 3D printers
ZÜHAL YURTBAŞI
Doktora
Türkçe
2026
Polimer Bilim ve TeknolojisiYalova ÜniversitesiPolimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER KAŞGÖZ
- 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
2023
Metalurji MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SONGÜL ULAĞ
PROF. DR. OĞUZHAN GÜNDÜZ
- Doğal ve sentetik antibakteriyel ajanlarla fonksiyonelleştirilmiş biyoaktif 3B baskılı pcl/jelatin biyoyamaların geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of bioactive 3D-printed pcl/gelatin biopatches functionalized with natural and synthetic antibacterial agents
EBRU UYSAL
Doktora
Türkçe
2026
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEM BÜLENT ÜSTÜNDAĞ
DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEYNEP RÜYA EGE