Production of a cantilever beam using freeform wire + arc additive manufacturing
Serbest form tel + ark eklemeli imalat kullanarak konstrüksiyon kiriş üretimi
- Tez No: 987808
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FİLOMENO MARTİNA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Robot imalatı, İleri imalat teknolojisi, Robot manufacturing
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Cranfıeld Unıversıty
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
İnşaatta maliyet düşürmenin ana çözümünün ağırlık azaltımı olacağı beklenmektedir. Çelik, yapısal çerçeve için ana malzemedir. Tel + Ark Eklemeli İmalat (WAAM) süreci, büyük ölçekli metal yapıların üretiminde önemli maliyet ve teslimat süresi azaltımları ile büyük avantajlar göstermiştir. Büyük ölçekli yapılar, ya fonksiyonun iyileştirilmesi ya da kütlenin azaltılması amacıyla topolojik olarak optimize edilebilir, bu sayede malzeme tasarrufu sağlanabilir. Bu çalışma, Cold Metal Transfer kullanarak serbest form GMAW tabanlı WAAM ile destek yapıları olmadan topolojik olarak optimize edilmiş kafes şekilli konsol kirişin dikey birikimini göstermektedir. Besleme malzemesi olarak düşük karbonlu çelik tel kullanılmıştır. Dört deneme gerçekleştirilmiştir. İlk iki deneme, boşluk mesafesi ve ısı girdisinin en önemli faktörler olduğunu göstermiştir. Üçüncü ve dördüncü denemelerin tasarımı, düşük eğim açısı elde etmek için X ekseninde ölçeklendirilmiştir. Ancak ilk üç deneme başarısız olmuştur ve muhtemel sebep olarak“damlama etkisi”olarak adlandırılan ve eğim açısına bağlı olarak birim boşluk alanına uygulanan ısı olarak tanımlanan bir etki ile bağlantılıdır. İlk üç denemenin yol planlama prosedürü tek bir programda yapılmıştır. Yenilikçi bir birikim stratejisi geliştirilmiştir. Bu strateji, tek bir tasarımda farklı çözünürlüklerin elde edilebileceğini belirtmektedir. Dördüncü deneme, katman yüksekliği ve dolayısıyla farklı ısı girişi için farklı parametreler içeren 2 farklı programa bölünmüştür. Deneme 4 başarıyla gerçekleştirilmiş ve dolayısıyla damlama etkisi çözülmüştür. Birikim süresini (ark açık ve ark kapalı süresi olarak) bulmak için bir script yazılmıştır. Bu zaman verileri (deneysel ve teorik) ile birikim hızı için bir formül türetilmiştir. Bu formül ile WAAM için ara katman sıcaklığı ve nüfuz derinliği dikkate alınarak boncuk geometrisi tahmin edilebilir. Son olarak, soğutmaya odaklanarak dikey ve yatay yaklaşım ile maliyet karşılaştırması yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
It is expected that the weight reduction will be the main solution for cost reduction in construction. Steel is a major material for structural framework. The Wire + Arc Additive Manufacture (WAAM) process has shown great advantages for manufacturing large-scale metal structures with significantly reduced manufacturing costs and lead times. Large-scale structures can be topological optimised to provide either improved function or mass, consequently, material savings can be achieved. This study shows the vertical deposition of topologically optimised lattice-shape cantilever beam without support structures using freeform GMAW-based WAAM with Cold Metal Transfer. Low carbon content steel wire used as feedstock. Four trials had been deposited. The first two trials showed that the gap distance and the heat input were the most important factors. The third and the fourth trials' design scaled on X-axis in order to achieve low inclination angle. However, the first three trials had failed and the likely cause connected an effect called“dribble effect”and is defined as applied heat per unit gap area due to inclination angle. The first three trials' path planning procedure had been done into one program. A novel deposition strategy developed. This strategy denotes that different resolutions can be achieved in single design. The 4th trial divided into 2 different programs that contained different parameters for layer height and therefore dissimilar heat input. Trial 4 had been deposited successfully, consequently, the dribble effect resolved. A script had been written for finding the time of the deposition process as the arc-on and the arc-off time. With those time data (experimental and theoretical), a formula derived with the deposition rate. The bead geometry prediction can be done with this formula for WAAM while considering interlayer temperature and penetration depth. Finally, a cost comparison had been done with the vertical and horizontal approach while focusing on cooling.
Benzer Tezler
- Kiriş destekli plak yapılarının serbest titreşimlerinin teorik ve sonlu eleman yöntemiyle analizi
Theoretical and numerical modal analyses of beam supported plates
FULDE GÜNDÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADİL YÜCEL
- Mechanics and dynamics of milling thin-walled structures
Başlık çevirisi yok
ERHAN BUDAK
Doktora
İngilizce
1994
Makine MühendisliğiThe Unıversıty Of Brıtısh ColumbıaMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. YUSUF ALTINTAŞ
- Esnek mekanizmaların tasarlanması ve kontrolü
Design and control of compliant mechanisms
AYŞE TEKEŞ
Doktora
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET SALIH DOKUZ
- Mechanics and thermal modeling of micro milling
Mikro frezelemenin mekaniği ve ısı modellemesi
ALİ MAMEDOV
Doktora
İngilizce
2015
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU
- Geri kazanılmış agregalı betondan üretilen bir konsol kirişin mekanik davranışının incelenmesi
An examination on mechanical behaviour of a cantilever beam produced with recycled aggregate concrete
HASAN DİLBAS
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. MESUT ŞİMŞEK
YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR ÇAKIR