Metalik malzeme üretimi yapan 3 boyutlu yazıcı tasarımı ve imalatı
Designing and manufacturing of 3D printer for metallic materials production
- Tez No: 982975
- Danışmanlar: PROF. DR. FATİH KAHRAMAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Konstrüksiyon ve İmalat Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez kapsamında, Tel Ark Eklemeli İmalat (TAEİ) prensibine dayalı metalik malzeme üretimi yapan 3 boyutlu yazıcının tasarımı ve imalatı yapılmıştır. Geliştirilen 3 boyutlu (3B) yazıcı tel besleme sistemi, gazaltı kaynak makinesi, çok eksenli hareket sistemi, kontrol yazılımından oluşan bir sistem olarak tasarlanmıştır. Tasarım sürecinde, sistemin düşük maliyetli, modüler ve araştırma-geliştirme süreçlerinde kolayca kullanılabilir olmasına dikkat edilmiştir. 3B yazıcının, imalat süreci tamamlandıktan sonra, yazıcının performansını ve üretim kabiliyetlerini değerlendirmek amacıyla farklı geometrik yapıya sahip numune parçaların üretimi gerçekleştirilmiştir. Parça üretiminde, ark kararlılığı, tel besleme, katman kalitesi, çarpılmalar ve yüzey pürüzlülüğü gibi kriterler göz önünde bulundurularak değerlendirmeler yapılmıştır. Elde edilen veriler, sistemin tekrarlanabilirlik ve kararlılık açısından başarılı sonuçlar verdiğini göstermiştir. 3B yazıcı ile üretilen parçaların mekanik ve metalurjik özelliklerini değerlendirmek için plaka şeklinde parçaların üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen bu parçalardan ilgili standartlara uygun olarak çıkarılan test numunelerine çekme testi, eğme testi, çentik darbe testi ve mikro sertlik ölçümleri gibi mekanik testler yapılmış; mikroyapı ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntülemeleri gibi yapısal analizler yapılmıştır. Mikroyapı analizlerinde, katmanlar arası birleşimin homojen olduğu ve gözeneklilik oranının düşük olduğu gözlenmiştir. Mikrosertlik ölçümleri sonucunda, basım yönüne paralel ve dik yönlerde belirgin bir fark görülmemiştir. Bu durum baskı sürecinin tutarlı olduğunu göstermektedir. Mekanik testler ise üretilen parçaların mukavemet ve süneklik açısından endüstride yaygın olarak kullanılan düşük karbonlu yapı çelikleri ile karşılaştırılabilir ve endüstriyel uygulamalarda kullanılabilir nitelikte olduğunu göstermiştir. Bu çalışmalar, üretilen 3B yazıcının tel ark eklemeli imalat sürecinde güvenilir bir şekilde çalışabildiğini ve endüstriyel uygulamalara yönelik güçlü bir altyapı oluşturduğunu göstermiştir. Elde edilen sonuçlar, 3B yazıcının tasarım optimizasyonu ve daha karmaşık geometrilere sahip parçaların üretimine yönelik gelecekte yapılacak çalışmalara ışık tutmaktadır.
Özet (Çeviri)
Within the scope of this thesis, a 3D printer capable of producing metallic materials based on the Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) principle was designed and manufactured. The developed 3D printer was designed as a system consisting of a wire feed system, gas metal arc welding (GMAW) machine, a multi-axis motion system, and control software. Throughout the design process, attention was paid to ensuring the system was cost-effective, modular, and easy to use in research and development processes. After the fabrication process was completed, sample parts with different geometric shapes were produced to evaluate the printer's performance and production capabilities. Evaluations were conducted during part production, taking into account criteria such as arc stability, wire feeding, layer quality, distortion, and surface roughness. The obtained data demonstrated that the system achieved successful results in terms of repeatability and stability. To evaluate the mechanical and metallurgical properties of the 3D printer-produced parts, plate-shaped parts were produced. Mechanical tests such as tensile tests, bending tests, notch impact tests, and microhardness measurements were performed on test samples extracted from these manufactured parts in accordance with relevant standards. Structural analyses, including microstructure and scanning electron microscopy (SEM) imaging, were also conducted. Microstructural analyses revealed homogeneous interlayer bonding and low porosity. Microhardness measurements showed no significant difference in directions parallel and perpendicular to the printing direction, demonstrating the consistency of the process. Mechanical tests also demonstrated that the produced parts were comparable in strength and ductility to low-carbon structural steels commonly used in industry and suitable for use in industrial applications. These studies demonstrated that the produced 3D printer can operate reliably in the wire-arc additive manufacturing process and provide a strong foundation for industrial applications. The results shed light on future studies focusing on 3D printer design optimization and the production of parts with more complex geometries.
Benzer Tezler
- Metalik bronz malzemelerin eklemeli imalatı ve karakterizasyonu
Additive manufacturing and characterization of metallic bronze materials
AHMET ÇAĞRI KILINÇ
Doktora
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiDokuz Eylül ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ AYDIN GÖKTAŞ
- Titanyum kaynağı ve mekanik özellikler üzerine etkisinin incelenmesi
Titanium welding and investigation of effect on mechanical properties
MURAT SÖNMEZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Gedik ÜniversitesiSavunma Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ POLAT TOPUZ
- Çözelti yanma sentezinde farklı yakıtlar kullanılarak hidroksiapatit üretimi
Production of hydroxyapatite using different fuels in solution combustion synthesis
DENİZ ALTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ŞEREF SÖNMEZ
- Kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi yöntemi ile yeni ve özel alaşımların üretimi ve geliştirilmesi
Investigation of new and noble alloys productions by self-propagating high-temperature synthesis method
MURAT ALKAN
Doktora
Türkçe
2014
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
DOÇ. DR. CEVAT BORA DERİN
- Combination of cold spray and micro-arc oxidation methods to fabricate a wear resistant multilayer coating on AZ31 alloy
AZ31 alaşımı üzerinde soğuk sprey ve mikro-ark oksidasyon yöntemlerinin kombinasyonuyla aşınmaya dayanıklı çok katmanlı kaplama fabrikasyonu
EFECAN MADAZLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÇİMENOĞLU
DOÇ. DR. SEZGİN CENGİZ