Design of thermoplastic composite manufacturing with automated fiber placement towards in-situ consolidation
Otomatik elyaf yerleştirme ile yerinde konsolidasyona yönelik termoplastik kompozit üretiminin tasarımı
- Tez No: 930974
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HATİCE SİNEM ŞAŞ ÇAYCI, PROF. DR. MEHMET YILDIZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Havacılık sektöründe hafif ve yüksek performanslı malzemelere olan artan talep, termoplastik kompozitlerin ileri üretim tekniklerinin gelişimini tetiklemiştir. Bu tez, yerinde konsolidasyon vurgusuyla Otomatik Elyaf Yerleştirme (AFP) kullanılarak termoplastik kompozit üretiminin tasarımı ve optimizasyonuna odaklanmaktadır. AFP süreciyle ilgili sıcaklık dağılımı, yüzey teması derecesi, tabakalar arası bağlanma ve çok ölçekli geçirgenlik gibi zorlukları ele almak için sistematik bir yaklaşım benimsenmiştir. Araştırmada, karbon fiber/polieterketonketon (CF/PEKK) kompozitlerinin termal ve mekanik performansını değerlendirmek ve geliştirmek amacıyla deneysel ve sayısal yöntemlerin bir kombinasyonu kullanılmaktadır. Anahtar çalışmalar, serim sırasında sıcaklık geçmişlerini tahmin etmek için termal temas direncini içeren termal modellerin geliştirilmesini ve doğrulanmasını kapsamaktadır. Deneysel araştırmalar, fiber yönelimi ve serim hızının yüzey teması derecesi ve tabakalar arası bağlanma dayanımı üzerindeki etkilerini nicel olarak belirlemektedir. Bağlanma tahmin modelleri için yenilikçi düzeltme faktörleri, süreç sonuçlarının doğruluğunu artırmak amacıyla sunulmaktadır. Sonuçlar, optimize edilmiş termal ve mekanik koşulların bağlanma kalitesini önemli ölçüde artırdığını ve boşluk oluşumunu azalttığını ortaya koymaktadır. Darbe-boşalma ve mikro-bilgisayarlı tomografi yöntemleri kullanılarak yapılan çok ölçekli geçirgenlik analizi, süreç parametreleri ile mikro yapısal özellikler arasındaki ilişkiyi vurgulamaktadır. Bulgular, AFP süreç dinamiklerinin daha iyi anlaşılmasına katkıda bulunarak, yüksek performanslı termoplastik kompozitlerin sürdürülebilir ve verimli üretimi için yol açmaktadır. Çalışma, termoplastik kompozit üretiminde AFP'nin uygulanmasını daha da geliştirmek için süreç optimizasyonuna ve gelecekteki araştırma yollarına yönelik önerilerle sonlandırılmaktadır. Bu çalışma, ileri üretim tekniklerini malzeme bilimiyle entegre etmek için kapsamlı bir çerçeve sunarak endüstri gereksinimlerini karşılamaktadır.
Özet (Çeviri)
The increasing demand for lightweight, high-performance materials in the aerospace sector has driven the evolution of advanced manufacturing techniques for thermoplastic composites. This thesis focuses on the design and optimization of thermoplastic composite manufacturing using Automated Fiber Placement (AFP) with an emphasis on in-situ consolidation. A systematic approach is undertaken to address the challenges associated with the AFP process, including temperature distribution, degree of intimate contact, interlaminar bonding, and multi-scale permeability. The research employs a combination of experimental and numerical methods to evaluate and enhance the thermal and mechanical performance of carbon fiber/polyetherketoneketone (CF/PEKK) composites. Key studies include the development and validation of thermal models incorporating thermal contact resistance to predict temperature histories during layup. Experimental investigations quantify the effects of fiber orientation and layup speed on the degree of intimate contact and interlaminar bonding strength. Novel correction factors for bonding prediction models are introduced to improve the accuracy of process outcomes. Results reveal that optimized thermal and mechanical conditions significantly improve bonding quality and reduce void formation. Multi-scale permeability analysis using pulse-decay and micro-computed tomography methods highlights the interplay between process parameters and microstructural properties. The findings contribute to the broader understanding of AFP process dynamics, paving the way for sustainable, efficient manufacturing of high-performance thermoplastic composites. The study concludes with recommendations for process optimization and avenues for future research to further enhance the application of AFP in thermoplastic composite production. This work provides a comprehensive framework for integrating advanced manufacturing techniques with materials science to meet industry requirements.
Benzer Tezler
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Ağızlık açma mekanizmalarının tasarımı
Başlık çevirisi yok
RECEP EREN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiUludağ ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL R. ALPAY
- Sonbahar sera yetiştiriciliğine uygun hıyar çeşit seçimi
Selecting a cucumber variety suitable for glasshouse production in Autumn
MESUT OKTAY
- İki katlı pamuk ipliklerinden dokunan kumaşlarda örgüye bağlı olarak maksimum atkı sıklığının değişimi üzerinde bir araştırma
Başlık çevirisi yok
MELTEM ASLI NARTER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNGÖR BAŞER
- Küçük Yamanlar tepesi örneğinde kent yakın çevresinde rekreasyon alanı düzenleme projesi
Başlık çevirisi yok
NİHAN BULGUN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLÇİN ASLANBOĞA
- Çukurova bölgesinde biyoklimatik veriler kullanılarak açık ve yeşil alan sistemlerinin belirlenmesi ilkeleri üzerinde bir araştırma
A research on the determination of the principles in open and green spaces systems by using the bioclimatic data in Çukurova region
MEHMET FARUK ALTUNKASA
Doktora
Türkçe
1987
Çevre MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDOĞAN GÜLTEKİN