Eklemeli imalat yöntemiyle üretilen poroz yapılı ve biyomimetik ağaç benzeri elemanların yapısal, termal ve akış özelliklerinin incelenmesi
Investigation of structural, thermal, and flow properties of porous and biomimetic tree-like structure produced by additive manufacturing
- Tez No: 921489
- Danışmanlar: PROF. DR. ALİ FATİH YETİM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Erzurum Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 148
Özet
Bu çalışmada, SLM yöntemiyle üretilen poroz plaka numunelerin yapısal ve termal özellikleri ve yine SLM yöntemi kullanılarak üretilen biyomimetik ağaç benzeri yapıların terlemeli soğutma performansları incelenmiştir. Bu yapılar, özellikle uçak motorları gibi yüksek sıcaklıklara maruz kalan parçalar için terlemeli soğutma yönteminin etkinliğini değerlendirmek amacıyla incelenmiştir. CoCrW, 316L, Ti6Al4V tozlarından SLM ile üretilen poroz plakalarla yapılan ısıl iletkenlik deneyleri ve yüzey pürüzlülüğü, mikro sertlik ölçümleriyle elde edilen sonuçlara göre; malzemelerin fiziksel, mekanik, termal ve yüzey özelliklerinin büyük ölçüde SLM üretim parametrelerine bağlı olduğu görülmüştür. Her 3 malzeme ile üretilen poroz plaka numunelerde malzemenin doluluk oranının artmasıyla sertlik değerleri artış göstermiştir. Farklı enerji yoğunluklarında yapılan üretimler neticesinde numunelerde gözlenebilecek en temel fark boşluk oranında olmuştur. Sonuç olarak, eklemeli imalat sürecinin ısı ve akış uygulamalarına yönelik ürünlerinde proses parametrelerinin dikkate alınmasının önemli olduğu gözlemlenmiştir. SLM ile üretilen poroz plaka numunelerde yapılan ısıl iletkenlik ölçümlerine göre en iyi termal performansı gösteren 316L tozu ile üretilen plakalar olmuştur. Bu sebeple ısı transferi deneyleri için üretilen biyomimetik ağaç benzeri yapılar 316L tozundan SLM ile üretilmiştir. Bu yapılarda en iyi termal performansı 500 μm başlangıç kanal çapına, 0,65 dallanma oranına ve çapın 6 katı olacak şekilde kanal kopyalama mesafesine sahip olan N7 numunesi (30×30×30 mm) göstermiştir. Bu numune üzerinde, parçacık görüntülemeli hız ölçümü (PIV) yöntemi kullanılarak vektör haritaları da elde edilmiştir. En iyi ısı transferi sonuçlarının kanal çapının artması ve dallanma oranı ile kopyalama mesafesinin azalmasıyla elde edildiği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this study, the structural and thermal properties of porous plate specimens produced via the SLM method were investigated, along with the transpiration cooling performance of biomimetic tree-like structures fabricated using the same method. These structures were specifically analyzed to evaluate the effectiveness of the transpiration cooling method for components exposed to high temperatures, such as aircraft engines. Thermal conductivity experiments, surface roughness assessments, and microhardness measurements conducted on porous plates produced from CoCrW, 316L, and Ti6Al4V powders via SLM revealed that the physical, mechanical, thermal, and surface properties of the materials are significantly influenced by SLM process parameters. For porous plate specimens produced from all three materials, an increase in material density resulted in higher hardness values. Among the most notable differences observed in specimens fabricated under varying energy densities was the porosity. Higher energy densities led to a decrease in porosity across all three materials. While 316L and CoCrW specimens exhibited similar porosity levels at comparable energy densities, Ti6Al4V specimens required relatively higher energy densities to achieve lower porosity levels. As a result, it was concluded that process parameters play a critical role in designing products for heat and flow applications in additive manufacturing. Among the porous plate specimens produced via SLM, those made with 316L powder demonstrated the best thermal performance in thermal conductivity measurements. Consequently, biomimetic tree-like structures for heat transfer experiments were fabricated using 316L powder via the SLM process. Among these structures, the N7 sample (30×30×30 mm), which featured an initial channel diameter of 500 μm, a branching ratio of 0.65, and a channel duplication distance six times the diameter, exhibited the best thermal performance. Particle Image Velocimetry (PIV) was also employed on this sample to obtain vector maps. The study showed that optimal heat transfer results were achieved by increasing the channel diameter while decreasing the branching ratio and duplication distance.
Benzer Tezler
- Eklemeli imalat yöntemiyle üretilen sandviç yapılarda mukavemet özelliklerinin araştırılması
Investigation of strength properties in sandwich structures produced by additive manufacturing method
KÜRŞAD ERTUĞRUL BAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiGazi Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLTEKİN UZUN
- Eklemeli imalat yöntemiyle üretilen 17-4 PH malzemesinde ısıl işlemin malzeme özelliklerine ve şekillendirmeye etkileri
The effects of heat treatment on material properties and forming in 17-4 material produced by additive manufacturing method
UĞUR SITKI TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiGazi Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM KARAAĞAÇ
- Eklemeli imalat yöntemiyle üretilen bor karbürle (B4C) kaplanmış AISI 316L paslanmaz çeliğin aşınma ve korozyon performansının incelenmesi
Investigation of wear and corrosion performance of boron carbide (B4C) coated AISI 316L stainless steel produced by additive manufacturing
MURAD KHALIGOV
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Havacılık ve Uzay MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiHavacılık Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÖZGÜR ÖTEYAKA
- Eklemeli imalat yöntemiyle üretilen esnek elektropnömatik tutucunun analizi ve kontrolü
Analysis and control of soft electropneumatic gripper fabricated by additive manufacturing method
MUHAMMET ULUDAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiMuş Alparslan ÜniversitesiNükleer Enerji ve Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN ÜLKİR
- The effect of aging atmosphere on mechanical and corrosion properties of maraging steels produced by additive manufacturing
Eklemeli imalat yöntemiyle üretilen maraging çeliklerinin mekanik ve korozyon özelliklerine yaşlanma atmosferinin etkisi
İLKGÜL ÖKSÜZCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Metalurji Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR ERTUĞRUL
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA SAFA YILMAZ