Motor braketinin topoloji optimizasyonu ve eklemeli imalat süreçlerinin incelenmesi
Investigation of topology optimization and additive manufacturing processes of engine bracket
- Tez No: 919095
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BİNNUR SAĞBAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İmal Usulleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 85
Özet
Eklemeli imalat (Eİ), karmaşık geometrilerin doğrudan dijital modellerden katman katman oluşturulmasına olanak tanıyan, emsalsiz tasarım özgürlüğü ve özgünleştirmeyi mümkün kılan bir teknolojidir. Topoloji optimizasyonu ile birleştirildiğinde, belirli bir tasarım alanı içinde optimum performans için en iyi malzeme dağılımını belirlemek amacıyla kullanılan üstün bir imalat yöntemidir. Bu sinerji, mühendislik ve üretimde yeni imkânlar yaratmaktadır. Bu çalışma, dayanım özelliklerinden ödün vermeden, ağırlığı azaltmak üzere topoloji optimizasyonu aracılığıyla tasarımı optimize edilmiş fonksiyonel bir parçanın imalat süreçlerinin geliştirilmesine odaklanmıştır. GJL-300 dökme demir malzemeden, döküm yöntemi ile üretilen, dört silindirli sıralı dizel içten yanmalı motorun motor braketi topoloji optimizasyonu ile optimize edilip bu geometrinin 17-4PH paslanmaz çelik ile lazer toz yatak füzyonu yöntemiyle üretilebilirliği incelenmiştir. Optimize edilmiş motor braketi için yapısal sonlu elemanlar analizi, modal analiz ve yorulma analizi çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Sonrasında, optimize motor braketi için toplam 40 saat süren motor dinamometre testleri gerçekleştirilmiş olup optimize motor braketi başarılı bir şekilde testleri geçmiştir. Elde edilen sonuçlar, malzeme kullanımı, mekanik dayanım, üretim süresi, maliyet ve parçanın ağırlığı açısından konvansiyonel imalat yöntemleri ile karşılaştırılmıştır. Çalışmanın bulgularına göre topoloji optimizasyonu ve eklemeli imalat, daha hafif, daha uygun maliyetli, üretim süresi azaltılmış ve fonksiyonelliğini koruyan muadil bir parça geliştirmek için umut vaat eden teknolojilerdir. Daha hafif parça imalatı sayesinde elde edilen malzeme tasarrufu, enerji maliyetlerinde iyileşme ve çevreye olan olumlu etkileri bakımından sürdürülebilirliğe çok kıymetli katkılar sunacaktır.
Özet (Çeviri)
Additive manufacturing (AM) is a transformative technology that provides opportunity to build complex geometries layer by layer directly from digital models, enabling unprecedented design freedom and customization. It is a superior production method that when combined with topology optimization, used to determine the best material distribution within a given design space for optimal performance. This synergy opens new possibilities in engineering and manufacturing. This study focused on developing manufacturing processes for a functional part whose design is optimized through topology optimization to reduced weight without compromising strength properties. The engine bracket of a fourcylinder in-line diesel internal combustion engine produced from GJL-300 cast iron material by casting method was optimized by topology optimization and the feasibility of producing this geometry with 17-4PH stainless steel by laser powder bed fusion technique was investigated. Structural finite element analysis, modal analysis and fatique analysis studies were carried out for the optimized engine bracket. Afterwards, a total of 40 hours of engine dynamometer tests were carried out for the optimized engine bracket, and the optimized engine bracket successfully completed the tests. Obtained results were compared with conventional manufacturing methods in terms of material usage, mechanical strength, production time, cost and weight of the part. According to findings of our study, topology optimization and AM were promising technologies to develop an equivalent part with lighter, more cost-effective, reduced production time, and maintains its functionality. The material savings achieved through the production of lighter parts will provide invaluable contributions to sustainability in terms of improvement in energy costs and positive effects on the environment.
Benzer Tezler
- Hava aracı alternatör braketinin topoloji optimizasyonu ile yeniden tasarımı ve eklemeli imalat ile üretilmesi
Redesign of aircraft alternator bracket with topology optimization and its production by additive manufacturing
HAKAN YEŞİLKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiUçak Gövde Motor Bakım Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÇAĞRI VAKKAS YILDIRIM
- Lightweight design for an engine structural part by using topology optimization for additive manufacturing
Eklemeli imalat yöntemi için topoloji optimizasyonu kullanılarak yapısal bir motor parçasının hafifletişlmiş tasarımı
HASAN GÖRÜR
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
- Uçak braketinde topoloji optimizasyonu ve analizi
Topology optimization and analysis of an airplane bracket
ALP TİMUÇİN KOÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiAksaray ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL SARAÇ
- Çift yönlü evrimsel topoloji optimizasyonu yöntemi ile bir motor braketinin doğal frekanslarinin en iyileştirilmesi
Maximization of natural frequencies of an engine bracket with bidirectional evolutionary topology optimization method
YİĞİT OKUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DEMET BALKAN
- Topology optimization method and automotive bracket optimization
Topoloji optimizasyon metodu ve otomotiv braketinin optimizasyonu
MELEK HATİPOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİKMET KOCABAŞ