Analysis of vibrations caused by the movement of the printing head in a 3D printer
3D yazıcıda baskı kafasının hareketinden kaynaklanan titreşimlerin analizi
- Tez No: 983530
- Danışmanlar: PROF. DR. ZEKİ KIRAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Titreşim analizi, Üç boyutlu baskı, Vibration analysis, 3D printing
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Teorisi ve Dinamiği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Üç boyutlu (3D) yazıcılar günümüzde, özellikle prototip imalatı aşamasında sıklıkla kullanılan temel üretim araçları arasında yer almıştır. Günümüzde farklı baskı yöntemleri için geliştirilmiş, farklı özelliklere sahip çok sayıda 3D yazıcı modeli bulunmaktadır. Bu yazıcılarda üretim kalitesinin kontrolü için birçok yazdırma parametresi bulunmakta olup, baskı hızı üretim zamanını belirleyen temel parametrelerdendir. Yüksek baskı hızları kullanıldığında, baskı kafasının ivmeli hareketleri nedeniyle 3D yazıcıda titreşim düzeylerinde de artışlar meydana gelmekte ve bu durum baskı kalitesinde düşüşe ve 3D yazıcının daha kısa sürede arızalanmasına neden olmaktadır. Günümüzde kullanılan bazı yazıcılarda aktif titreşim kontrolü uygulamaları ile titreşim genliklerinin azaltılması ve buna bağlı olarak yüksek baskı hızlarında da baskı kalitesinin iyileştirilmesi sağlanmaktadır. Bu çalışmada, 3D yazıcıda bir numune üzerinde iki farklı baskı hızındaki işlem sırasında oluşan yapısal titreşimler, ANSYS sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak sayısal olarak incelenmiştir. Bu amaçla dikdörtgen kutu şeklinde bir test parçası için UltiMaker Cura dilimleme yazılımında oluşturulan yazdırma kodu, ANSYS yazılımında hareketli bir kütle olarak tanımlanan baskı kafası için hareket girdisi olarak kullanılmış ve baskı kafasının hareketi ile oluşan yapısal titreşimler zamana bağlı titreşim analizi ile hesaplanmıştır. Titreşim analizinde dikdörtgen kutu şeklindeki parçanın birbirine dik yöndeki ilk iki katmanı dikkate alınmış ve sayısal analizler bu iki katmanın yazdırılması için gerekli baskı kafası hareketleri için gerçekleştirilmiştir. Sonlu elemanlar modelinde kiriş, kabuk ve noktasal kütle elemanları kullanılmış olup, 3D yazıcının x, y ve z yönlerindeki eksen hareketleri gerçek model ile uyumlu olacak şekilde tanımlanmıştır. Gerçekleştirilen sayısal analizler ile, parça yazdırma sırasında 3D yazıcının farklı noktalarında oluşan titreşim ivme değerleri elde edilmiştir. Ayrıca 3D yazıcı üzerindeki mekanik bağlantı problemlerinin titreşim ivme genlikleri üzerindeki etkileri de sayısal olarak incelenmiştir. Bu çalışma ile ortaya konulan titreşim analizi yönteminin, 3D yazıcılarda ortaya çıkabilecek titreşim problemleri ve buna bağlı olarak oluşabilecek baskı kalitesi düşüklüğü ve yapısal hasar olasılığı risklerinin tasarım aşamasında öngörülmesi ve titreşim genliklerinin azaltılmasına yönelik aktif titreşim kontrolü stratejilerinin geliştirilmesine katkı sağlayacağı düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
Especially in the prototype manufacturing stage, three-dimensional (3D) printers are now a commonly utilized basic production tool. Many 3D printer models with various characteristics that are designed for various printing techniques are available today. A major factor affecting the production time is print speed, and these printers use a variety of printing parameters to regulate output quality. Because the print head moves more quickly at high print rates, the vibration levels in 3D printers can also increase, resulting in lower-quality prints and a shorter printer failure time. Even at faster print rates, certain modern printers' active vibration management features improve print quality by lowering vibration amplitudes. In this study, structural vibrations generated during the processing of a sample on a 3D printer two different print speeds were numerically investigated using ANSYS finite element software. For this purpose, the printing code generated in UltiMaker Cura slicing software for a rectangular box-shaped test part was used as the motion input for the print head, defined as a moving mass in ANSYS, and the structural vibrations induced by the print head's movement were calculated using a time-dependent vibration analysis. The vibration analysis considered the first two layers of the rectangular box-shaped part, which are perpendicular to each other, and numerical analyses were performed for the print head movements required to print these two layers. The finite element model used beam, shell, and point mass elements, and the 3D printer's axis movements in the x, y, and z directions were defined to be compatible with the actual model. Vibration acceleration values that occurred at several locations within the 3D printer during part printing were obtained by numerical studies. Additionally, a numerical investigation was conducted to examine the impact of mechanical connection issues within the 3D printer on vibration acceleration amplitudes. It is expected that the vibration analysis methodology created in this study will help predict potential vibration issues in 3D printers during the design phase, which could lead to structural damage and decreased print quality, as well as the creation of active vibration control techniques to lower vibration amplitudes.
Benzer Tezler
- Tramvay hattı titreşimlerinin zeminde yayılmasınıetkileyen faktörlerin incelenmesi
Analysis of factors affecting the propagation of tramline vibrations in the ground
ALİ FIRAT ÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZÜBEYDE ÖZTÜRK
- Eksenel akış etkisindeki plakların dinamik davranışlarının incelenmesi
Investigation of the dynamic behavior of flow induced plates
FURKAN KUZGUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAHADIR UĞURLU
- Numerical modeling and experimental analysis on coupled torsional-longitudinal and lateral vibrations of propulsion shaft system
Gemi sevk sistemlerinde oluşan tekil ve birleşik eksenel, yanal ve burulma titreşimlerinin incelenmesi
AKİLE NEŞE HALİLBEŞE
Doktora
İngilizce
2021
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN AZMİ ÖZSOYSAL
- Rüzgar etkisi altında çerçeve yapıların ayarlı kütle sonümleyicileri ile kontrolü
Control of frame structures with mass submissions under the impact of wind
MOHAMED CONDE
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşaİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNAN MELİH NİGDELİ
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEDA ÖNCÜ DAVAS
- Zayıf zemin üzerine inşa edilen sismik taban yalıtımlı binaların performanslarının incelenmesi
Investigation of the performance of seismic base-isolated buildings built on weak soil
GÖKAY DENİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASİN FAHJAN