Biyo-esinlenme tabanlı bilgisayar destekli tasarım yazılımı ve metodolojisi geliştirme
Development of a bio-inspiration based computer aided design software and methodology
Yazar: ALKIN YILMAZ AKTER
Danışman: PROF. DR. HÜDAYİM BAŞAK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, biyo-esinlenme tasarımına ait metodolojiler incelenerek bu tasarım yaklaşımı çerçevesinde ortaya konmuş tasarım araçları fonksiyonlarına göre kategorize edilmiştir. Bu kategorizasyon sonucu biyolojik bilginin tasarıma uygulanması sürecinde tasarımcının ihtiyaçları ve literatürdeki bu yaklaşıma dair açıklar tespit edilmiştir. Biyo-esinlenme tasarımını biyoloji alanında bir uzmana ihtiyacını ve birbirinden farklı tasarım araçlarının oluşturduğu karmaşayı en aza indirecek bir tasarım aracı olan BICAD yazılımı geliştirilmiştir. Bu tasarım aracı içerisinde tanımlanan probleme organizma veri tabanı içerisinden en uygun çözümleri sunan ve tasarımcıya doğadan çözüm alternatifleri sunan BICAD Assistant modülü, kütle azaltımı ile birlikte birim kütleye düşen darbe sönümleme fonksiyonlarına sahip vertebral süngerimsi kemik yapısını var olan BDT modeline entegre etmeyi sağlayan Bone Structure modülü ve aşınma azaltma, darbe sönümleme fonksiyonlarını gerçekleştirirken hareket serbestliği de sağlayan pangolinin pullu deri yapısını BDT ortamında yüzeylere entegre etmeyi sağlayan PanScale modülü yer almaktadır. Çalışmada, problem ile çözüm uzayını birleştiren SPOTIS çok kriterli karar analizi ile bir tasarım fikri bulma metodu geliştirilmiştir. Bunun yanında kemik yapısını taklit etmek için rastlantısal ve hibrit kafes yapısı oluşturmayı saplayan bir kafes oluşturma algoritması geliştirilmiştir.

Abstract:
In this study, methodologies related to bio-inspired design were examined, and design tools developed within this approach were categorized according to their functions. As a result of this categorization, the needs of designers in the process of applying biological knowledge to design and the gaps in the literature regarding this approach were identified. BICAD software, a design tool aimed at minimizing the need for a biology expert in bio-inspired design and reducing the complexity created by various design tools, was developed. This design tool includes the BICAD Assistant module, which offers the most suitable solutions from an organism database for the defined problem and provides designers with alternative solutions from nature. It also includes the Bone Structure module, which integrates the vertebral cancellous bone structure's impact-damping functions with mass reduction into the existing CAD model, and the PanScale module, which integrates the pangolin's scaly skin structure into surfaces in the CAD environment, providing abrasion reduction, impact damping, and freedom of movement. Additionally, a design idea generation method combining the problem and solution space using SPOTIS multi-criteria decision analysis was developed. Moreover, an algorithm was created to generate random and hybrid lattice structures to mimic bone structure.