Manufacturing and characterization of complex functionally graded materials using laser powder directed energy deposition
Lazer toz yönlendirilmiş enerji depozisyonu kullanarak kompleks fonksiyonel dereceli malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 978781
- Danışmanlar: PROF. BAHATTİN KOÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Makine Mühendisliği, Engineering Sciences, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Üretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Üretim Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Katmanlı imalat (AM), malzeme seçimi ve bileşen tasarımında özgürlük sunan yeni bir teknolojidir. Lazer toz yönlendirilmiş enerji biriktirme (LP-DED), çok malzemeli parçalar üretme konusunda benzersiz bir yeteneğe sahip bir AM teknolojisidir. Çok malzemeli AM, tek bir yapıda farklı malzemeleri birleştirerek heterojen özelliklere sahip karmaşık parçaların üretilmesine olanak tanır ve ileri mühendislik uygulamaları için önemli avantajlar sunar. Gelişmiş üretimde farklı malzemelerin entegrasyonu, yüksek performanslı, çok işlevli bileşenlere olan talebin artması nedeniyle önemli bir ilgi görmüştür. Ancak, kusursuz bir ara yüz elde etmek ve malzeme özelliklerini optimize etmek, proses parametreleri, mikroyapısal evrim ve son işlem etkilerinin ayrıntılı bir şekilde anlaşılmasını gerektirir. Bu çalışma, çok malzemeli parçaların üretimi için yenilikçi bir süreç planlama stratejisi geliştirmiş ve LP-DED yöntemiyle üretilen çok malzemeli parçaların yapısal özelliklerini değerlendirmek için kapsamlı bir malzeme karakterizasyonu ve süreç optimizasyonu yaklaşımını uygulamıştır. Ara yüz bağlanması, malzeme homojenliği, faz geçişleri ve mikrosertlik değişimi gibi temel faktörler, parçaların performansını anlamak için eleştirel bir şekilde incelenmiştir. Ayrıca, saflık ve çok malzemeli AM parçalarında verimliliği artırmak, kusurları en aza indirmek ve mekanik özellikleri iyileştirmek amacıyla süreç optimizasyonu çerçeveleri oluşturulmuştur. Inconel 718 ve CuCrZr alaşımlarından başarıyla bi-metal ve fonksiyonel dereceli parçalar üretilmiş ve detaylı mikroyapısal ve mekanik analizlere tabi tutulmuştur. Bu tür parçaların üretimi için, özellik tabanlı malzeme dağıtım metodolojisine dayalı iki algoritma geliştirilmiş ve Grasshopper ortamında uygulanmıştır. Algoritmalar, karmaşık çok malzemeli bileşenlerin üretimini sağlayan 3D model tasarımından makine programı oluşturulmasına kadar tüm süreç planlama aşamalarını kapsamaktadır.
Özet (Çeviri)
Additive manufacturing (AM) is an emerging technology that offers freedom in materials selection and component design. The laser powder directed energy deposition (LP-DED) is an AM technology with a unique capability of producing multi-material parts. Multi-material AM enables the fabrication of complex parts with heterogeneous properties by combining different materials in a single build, offering significant advantages for advanced engineering applications. The integration of dissimilar materials in advanced manufacturing has gained significant interest due to the increasing demand for high-performance, multifunctional components. However, achieving a defect-free interface and optimizing material properties requires a thorough understanding of the process parameters, microstructural evolution, and post-processing effects. This study developed a novel process planning strategy for manufacturing of multi-material parts and implemented a comprehensive materials characterization and process optimization approach to evaluate the structural properties of multi-material parts produced via the LP-DED method. Key factors such as interfacial bonding, material homogeneity, phase transitions, and microhardness alteration were critically examined to understand their impact on the part performance. Furthermore, process optimization frameworks were established to enhance efficiency, minimize defects, eliminate cracks, and improve mechanical properties in pure and multi-material AM parts. Bi-metallic and functionally graded parts were successfully produced from Inconel and CuCrZr alloys, and subjected to detailed microstructural and mechanical analyses. For the production of such parts, two algorithms were developed based on the feature-based material distribution methodology and implemented to produce functional parts. The algorithms cover all the process planning stages from the design of the 3D model to generating the machine program enabling the production of complex multi-material components.
Benzer Tezler
- Advanced materials: Development of high-entropy alloys via additive manufacturing
İleri malzemeler: Eklemeli imalat yöntemiyle yüksek entropili alaşımların geliştirilmesi
SERTAÇ ALTINOK
Doktora
İngilizce
2024
Mühendislik BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUNUS EREN KALAY
- Manufacturing and characterization of uniformly porous and graded porous polymeric structures via selective laser sintering
Lazer sinterleme hızlı prototipleme yöntemi kullanılarak derecelendirilmiş homojen ve gözenekli polimerik malzeme üretimi ve karakterizasyonu
YUSUFU ABEİD CHANDE JANDE
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEKAN DAĞ
YRD. DOÇ. DR. MERVE ERDAL
- Eriyik yığma modellemede kullanılan karbon nanotüp takviyeli polimerlerin üretimi, mekanik ve aşınma davranışlarının karakterizasyonu ve modellenmesi
Manufacturing of carbon nanotube reinforced polymers used in fused deposition modelling, characterization and modelling of mechanical and wear behaviors
KAMİL FERATOĞLU
Doktora
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLYAS İSTİF
- Production and characterization of biodegradable nanofibrous mats for food packaging applications
Gıda paketleme uygulamalari için biyolojik olarak parçalanabilir nanolifli matlarin üretimi ve karakterizasyonu
SALIH BIRHANU AHMED
Doktora
İngilizce
2025
Makine MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HARUN ÇUĞ
DOÇ. DR. YASİN AKGÜL
- Akustik yüzey dalga esasına dayanan filtrlerin analizi, tasarımı ve GSM sistemindeki uygulamaları
Analysis and design of saw filter and saw filter applications in GSM
H.CEMİL KARAGÜZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGÜL AKÇAKAYA