Bağlantı elemanlarının üç boyutlu yazıcıda üretilmesi ve özelliklerinin irdelenmesi
Production of bracket in three dimensional printer and analysing their properties
Yazar: İSKENDER EMRE GÜL
Danışman: PROF. DR. NİYAZİ UĞUR KOÇKAL
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Geleneksel imalat yöntemlerine bir alternatif olarak geliştirilen katmanlı imalat, bir diğer ismiyle üç boyutlu yazıcı teknolojileri üretim sektörüne farklı bir bakış açısı kazandırmıştır. 1980'li yılların başında ilk prototiplerinin geliştirilmesiyle başlayan bu süreç, günümüzde pek çok farklı tiple imalat yapan üç boyutlu yazıcılar ile devam etmektedir. Bu teknolojinin günümüzde pek çok sektörde kullanımı hızla artmaktadır. Katmanlı imalat yöntemi baskı için kalıp gerektirmemesi ve hızlı prototipleme gibi avantajlarıyla geleneksel üretime göre tercih edilmeye başlanmıştır. Üç boyutlu yazıcılar, tıpta implant ve yapay doku çalışmalarında, otomotiv ve uçak sanayisinde parça ve prototiplerde, mimaride heykel ve dekoratif ürünlerde, inşaat sektöründe üç boyutlu beton yapımında ve birçok farklı sektörde kullanılabilmektedir. Üç boyutlu yazıcıların bir türü olan FDM tipi yazıcılar içindeki termoplastik malzemeden oluşan filamentin eritilip nozul yardımıyla katmanlar halinde basarak baskıyı oluştururlar. Dünyamızdaki kaynakların sınırlı olması sebebiyle kullanılacak hammaddelerin en verimli hali kullanılması gerekmektedir. Bu durumda bilgisayar ortamındaki sayısal simülasyonlardan olan boyut, şekil ve topoloji optimizasyonları kullanılabilir. Yapısal optimizasyonlar sayesinde kesit en verimli hale getirilir. Bu sayede daha az hammadde kullanılır ve aynı zamanda basım süresinden de tasarruf edilir.
Bu tez çalışmasında FDM tipi üç boyutlu yazıcıda PLA ve PETG filamentleri kullanılarak farklı doluluk oranlarında numuneler basılarak deneyler yapılmış ve sonuçları karşılaştırılmıştır. Deney sonuçlarına göre ideal doluluk oranı seçilerek bağlantı elemanı tasarlanmıştır. Tasarlanan modele bilgisayar ortamında test ve analizler yapılmıştır. Ayrıca tasarlanan bağlantı elemanına şekil optimizasyonu yapılmıştır. Yapılan optimizasyon sonucunda oluşan yeni bağlantı elemanı ile ilk hali kıyaslanmıştır.

Abstract:
Additive manufacturing, also known as three-dimensional printer technologies, developed as an alternative to traditional manufacturing methods, has brought a different perspective to the production sector. This process, which started with the development of the first prototypes in the early 1980s, continues today with three- dimensional printers that manufacture with many different types. This technology, which was used in a very limited area in its early days, is rapidly increasing its use in many sectors today. In the additive manufacturing method, it has started to be preferred over traditional production with its advantages such as not requiring a formwork during printing and rapid prototyping. Three-dimensional printers can be used in implant and artificial tissue studies in medicine, parts and prototypes in the automotive and aircraft industry, sculpture and decorative products in architecture, three-dimensional concrete construction in the construction industry and many other sectors. FDM type printers, which are a type of three-dimensional printers, form the print by melting the filament consisting of thermoplastic material inside and printing it layer by layer with the help of a nozzle. Due to the limited existing resources, the raw materials to be used should be used in the most efficient way. In this case, size, shape and topology optimisations from numerical simulations in computer environment can be used. Thanks to structural optimisations, the cross-section is optimised. In this way, less raw material is used. At the same time, printing time is saved.
In this thesis, experiments were carried out by printing samples with different filling ratios using PLA and PETG filaments in FDM type three-dimensional printer and the results were compared. According to the experimental results, the ideal filling ratio was selected and the bracket was designed. The designed model was tested and analysed in computer environment. In addition, shape optimisation was performed on the designed bracket. The new bracket formed as a result of the optimisation was compared with the first version.