Toz yatak birleştirme yöntemlerinde yüzey kalitesini etkileyen tasarım faktörlerinin incelenmesi
Investigation of design factors effect on the surface quality in powder bed fusion methods
Yazar: OSAMAH HATEM HUSSEIN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ NİHAT YILMAZ
Isparta Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Üretim teknikleri = Production techniques ; Üretim teknolojisi = Production technology

Özet:
Bu tez çalışmasında Toz Yatak Birleştirme (TYB) esaslı yöntemlerle üretilen parçalarda eğrisel ve açısal geometrik yüzeylerde oluşan hatalar incelenmiştir. Bu hataların nedenleri incelendikten sonra literatür ışığında bunların giderilmesi için ne gibi önlemlerin alındığı belirlenmiştir. Daha sonra TYB yöntemiyle üretilen parçayı etkileyen ve parçanın yüzey kalitesinin düşmesine sebep olan merdiven etkisi incelenmiştir. Merdiven etkisi, kontrol edilebilir parametrelerden parça yönlenmesi ve katman kalınlığına bağlı olarak belirlenmiştir. Bu tez çalışmasında merdiven etkisi hatası üçgen fonksiyonlarla modellenmiştir. Ortalama birincil profilin hesaplanması için literatürdeki deneysel bir çalışma esas alarak bir model geliştirilmiştir. Merdiven etkisi hatası ve ortalama birincil profili Matlab'ta oluşturulan bir algoritma yardımıyla hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlarla yüzey hatalarının hangi parçada nasıl olacağı belirlenmiştir. Buna göre katman kalınlığı arttıkça merdiven etkisi hatasının arttığı görülmüştür. Aynı model için katman kalınlığı, 30 mikrondan 20 mikrona azaltıldığında, merdiven etkisi hatasının da %25 azaldığı görülmüştür. Ayrıca parçanın kenar açısı arttıkça merdiven etkisi hatasının azaldığı belirlenmiştir. Dikey eğrisel modellerin yarıçapları arttıkça merdiven etkisi hatası da azalır. Eğrisellik yarıçapı 10mm'den 15mm'ye arttığında merdiven etkisi hatasının ortalaması 20 μm katman kalınlığında %34, 30 μm katman kalınlığında %50 ve 40 μm katman kalınlığında % 33,5 düşmüştür. Çalışmada yüzey kalitesini etkileyen faktörün sadece merdiven etkisi olmadığı, topaklanma etkisinin de etkili bir faktör olduğu belirlenmiştir. Parçanın küçük kenar açılarında, yüzey kalitesi üzerinde merdiven etkisi hatasının çok etkili olduğu, ancak büyük kenar açılarında ise topaklanma etkisinin, yüzey kalitesi üzerinde daha belirleyici olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In this study, the geometrical errors at angular and curved surfaces will be examined that is a basic problem of AM technologies, especially in powder bed fusion methods. The staircase effect is determined based on part orientation and layer thickness. The staircase error model based on triangular functions and the model of mean primary profile (Pa) is developed based on an experimental study in the literature. In this study, an algorithm is created that used to investigate the surface quality and calculate staircase errors and the mean primary profile.  The results explained that with the increasing of the layer thickness the staircase effect will be increased. When the layer thickness reduced from 30μm to 20μm for the same model, it is observed that the error decreased by 25%. Also, it was determined that the error decreases with the increasing of part orientation angle. More ever, with the increasing radius of the vertical curvilinear models, the error will be decreasing. When the radius of curvature increased from 10mm to 15mm, the average error decreased by 34%, 50% and 33.5%  at 20, 30 ve 40 μm layer thickness respectively. This study determined that there is not only a staircase affecting the surface quality but, the balling effect is also stated to be an effective factor. A small orientation angles, the staircase effect was found to be very effective on surface quality. However, at large orientation angles, the surface quality is very much affected by the balling effect.