A line-based infill optimization method for material extrusion additive manufacturing
Malzeme ekstrüzyonu eklemeli imalat yöntemi ile üretilen parçalar için çizgi tabanlı iç yapı optimizasyon yöntemi
- Tez No: 830663
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ULAŞ YAMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 115
Özet
Eklemeli imalat, geleneksel üretim yöntemlerinden farklı olarak karmaşık şekillere sahip parçalar üretebilen çeşitli imalat süreçlerini oluşturur. Eklemeli imalatın ilk zamanlarında ana motivasyon prototipleme için parça üretmekti; ancak bu parçaların son ürün olarak kullanılma isteği bu parçaların mekanik performanslarının önem kazanmasına yol açmıştır. Ayrıca, eklemeli imalatın konvansiyonel üretim yöntemleri ile üretilmesi zorlayıcı olan karmaşık geometriler üretebilme avantajı, topoloji optimizasyon yöntemlerinin benimsenmesinde yardımcı olmuştur. Bu durum, iyileştirilmiş mekanik davranışa sahip eklemeli imalat parçaları tasarlama stratejilerine olan ilginin artmasına neden olmakta ve mevcut araştırmaların odak noktası haline getirmektedir. Bu tez çalışması, eklemeli imalat ile üretilen parçaların mekanik davranışını iyileştirmek için yeni bir iç yapı optimizasyonu yaklaşımı önermektedir. Malzeme ekstrüzyonu eklemeli imalat yöntemleri için özel olarak geliştirilen bu strateji, çizgi tabanlı bir iç yapı optimizasyon yaklaşımını kullanır. Bu optimizasyon stratejisi, etkinliğini belirlemek amacıyla iki yükleme senaryosunda titizlikle test edilmiştir. Optimize edilmiş iç yapı geometrilerinin mekanik davranışları, kapsamlı yapısal testler yoluyla eklemeli imalatta yaygın olarak kullanılan doğrusal iç yapı modelleriyle karşılaştırılmıştır. Testler sonucunda, diğer iç yapıların aksine optimize edilmiş iç yapılar kullanıldığında test numunelerinin mukavemet-ağırlık oranlarında dikkate değer gelişmeler gözlemlenmiştir. Özellikle, ABS numunelerinde yaklaşık %40'lık, 17-4PH Paslanmaz Çelik numunelerinde %55 ile %75 arasında değişen ve 316L Paslanmaz Çelik numunelerinde yaklaşık %30'luk olacak şekilde önemli miktarlarda artış gözlemlendi. Bu kapsamlı çalışmanın sonuçları, tasarımcılara büyük ölçüde geliştirilmiş mekanik davranışa sahip eklemeli imalat parçaları elde etme imkanı veren bu metodolojinin potansiyelini tartışmasız bir şekilde göstermektedir. Bu araştırma, mekanik performansın geliştirilmesinin tasarım ve üretimde önemli bir husus olduğu eklemeli imalat için önemli bir umut vaat ettiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Additive Manufacturing (AM) constitutes diverse manufacturing processes capable of producing intricately shaped components, a departure from conventional fabrication methods. As in the early days of AM, the primary motivation was manufacturing parts for prototyping; however, the mechanical properties of these parts have now assumed paramount importance due to the intention of applying these components as end products. Additionally, AM's advantage of fabricating intricate geometries that were previously challenging using traditional manufacturing methods has led to a surge in the adoption of topology optimization methods. This has sparked a growing interest in strategies to design AM parts with improved mechanical behavior, making it a current focal point of research. This thesis proposes a novel infill optimization approach to improve AM parts' mechanical behavior. Specifically tailored for material extrusion AM processes, this strategy utilizes a line-based infill optimization approach. This optimization strategy had been meticulously tested across two loading scenarios to ascertain its effectiveness. The mechanical behaviors of the optimized infill geometries were benchmarked against commonly used linear infill patterns prevalent in 3D printing through comprehensive structural testing. The tests yielded notable improvements in the strength-to-weight ratios for the test samples when optimized infill patterns were employed, in contrast to the other linear infill options. Specifically, these enhancements were substantial, with an increase of nearly 40% observed in the ABS samples, ranging from 55% to 75% in the case of 17-4PH Stainless Steel samples, and an approximate boost of 30% in the 316L Stainless Steel samples. This comprehensive study's outcomes unequivocally indicate the potency of the proposed methodology, which empowers designers to attain AM components with vastly improved mechanical behavior. This research demonstrates significant promise within AM, where mechanical performance enhancement is a pivotal consideration in design and production.
Benzer Tezler
- Tasarım süreçlerinin prototipleme veya son ürün aşamalarında ürün gereksinimlerini etkileyen 3B baskı parametrelerinin optimizasyonu
Optimization of 3D printing parameters that affect product requirements in prototyping or final product stages of design
SERAP YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Endüstri Ürünleri TasarımıGazi ÜniversitesiEndüstriyel Tasarım Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH TOĞAY
- Fused filament fabrication of PETG: Investigation of the mechanical properties through the parameter optimization
PETG'nin ergiyik yığma modellemesi: Mekanik özelliklerinin parametre optimizasyonu ile incelenmesi
BUKET PARLAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜLYA CEBECİ
- Betonarme çerçeve sistemlerin lineer olmayan hesabı ve dolgu duvarların modellenmesi
Non-linear analysis of reinforced concrete frame systems and modelling of masonry infill walls
ONUR ÖKTEM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYapı Analizi ve Boyutlandırma Bilim Dalı
PROF. DR. SUMRU PALA
- Kiriş-kolon birleşim bölgelerinin ileri teknoloji malzemelerle güçlendirilmesi
Beam-column joints retrofitted with advanced technological materials
SİNAN MURAT CANSUNAR
Doktora
Türkçe
2023
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Yapı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR GÜLER
- Çimento esaslı kompozit plakalarla güçlendirilmiş bölme duvarlarının kayma dayanımının belirlenmesi
Determination of shear strength of infill walls strengthened by cement based composite plates
MUSTAFA GÜR
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA GENÇOĞLU