Topoloji optimizasyonu ve üretken tasarım yaklaşımlarının uçak yolcu koltukları üzerinde uygulanması ve analizleri
Application and analysis of topology optimization and generative design approaches on airplane passenger seats
Yazar: DİDEM TEMEL
Danışman: PROF. DR. HASAN ÇALLIOĞLU
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
Tasarım bir araştırma sürecidir. Tasarımcı veya mühendisler, amaca ve konuma uygun çeşitli
tasarımlar oluştururlar. Bu tasarımlar geleneksel üretim yöntemleri başta olmak üzere çeşitli üretim
yöntemleri için tasarlanabilir ve oluşturulabilir. Tasarım oluşturulurken parametrelerin sayısının
artması oluşturulacak tasarımın hatlarının belirginleşmesi açısından önemlidir. İstenilen parametrelere uygun çeşitli tasarım seçenekleri oluşturabilmek zorlu ve uzun bir süreçtir. Gelişen teknoloji; bir çözümün tüm olası permütasyonlarını araştırarak hızlıca tasarım seçenekleri oluşturan çeşitli tasarım yazılımları sunmaktadır. Bu sayede yazılım, mühendislerin düşünebileceğinden çok daha fazla alternatifi çok kısa bir süre içerisinde sunarak süreci hızlandırır ve mühendis odağını üretimin bir sonraki adımına aktarır. Tasarım sürecinden edilen tasarruf sayesinde oluşturulacak tasarımın verimlilik ve performans çalışmaları için zaman artışı sağlanır.
Havacılık, uzay ve otomotiv sektörlerinde kütle taşınımı önemli bir parametredir. Bu sektörlere
hizmet eden tasarımcılar, oluşturulacak tasarımlarda minimum kütle hedefiyle ilerleyerek yakıt
kullanımında azalma ve performansta artış sağlamayı amaçlamaktadır. Topoloji optimizasyonu ve
üretken tasarım yaklaşımları tam da bu noktada tasarımcıya destek vermektedir. Topoloji
optimizasyonu, verilen kriterler doğrultusunda geleneksel üretim yöntemleri ile üretilmiş parçanın
tasarımını doğadan esinlenerek kuvvet taşımayan noktalardan kütle çıkararak yenilikçi bir tasarım
oluşturmayı hedefler. Üretken tasarım ise aynı amaca hizmet eden fakat birden fazla alternatif tasarım sunabilen bir yaklaşımdır. Bu sektörlerde dünya devi olan birkaç firma üretken tasarım metodunu tasarımlarına dahil etmiştir. Örneğin havacılık sektöründe AirBus, uçaklarda hostes kabini ile yolcu kabinini ayıran paneli üretken tasarım yöntemi ile hafifletmiş ve sonucunda daha az yakıt harcayan daha hafif bir uçak oluşturmuştur. Başka bir örnek olarak otomotiv sektöründe General Motors, emniyet kemerinin takılı olduğu koltuk braketinin üretken modelini oluşturmuştur. Seçilen tasarım orijinal parçadan % 40 daha hafif ve yüzde % 20 daha güçlüdür. Aynı zamanda ulaşım araçları ne kadar hafif olursa o kadar az yakıt kullanır ve doğaya o kadar az zararlı gaz yayar. Bu da üretken tasarımın dolaylı yoldan çevreye katkısını yansıtmaktadır.
Performans parametrelerinde düşüş olmadan kütle ve hacimde azalmaya giden bu yenilikçi tasarım
yaklaşımları; malzeme tasarrufu, zaman tasarrufu, kısa sürede yüksek miktarda kullanılabilir tasarım
alternatifleri gibi tasarım süreçlerine sağladığı katkılar sonucu tasarımcılar tarafından kullanımını giderek arttırmaktadır.

Abstract:
Design is a research process. Designers or engineers create various designs suitable for purpose and location. These designs can be designed and created for various production methods, especially traditional production methods. Increasing the number of parameters while creating a design is important to clarify the lines of the design to be created. Creating various design options suitable for the desired parameters is a challenging and long process. Developing technology; offers a variety of design software that quickly creates design options by exploring all possible permutations of a solution. In this way, software is much more complex than engineers can imagine.
It accelerates the process by presenting the alternative in a very short time and transfers the engineer's focus to the next step of production. Thanks to the savings in the design process, time is increased for the efficiency and performance studies of the design to be created. Mass transport is an important parameter in the aviation, space and automotive industries. Designers serving these sectors aim to reduce fuel consumption and increase performance by advancing the minimum mass target in the designs to be created. Topology optimization and generative design approaches support the designer at this point. Topology optimization aims to create an innovative design by removing mass from points that do not carry force, by reshaping the design of the part produced with traditional production methods in line with the given criteria, inspired by nature. Generative design is an approach that serves the same purpose but can offer more than one alternative design. A few global giant companies in these sectors have incorporated the generative design method into their designs. For example, in the aviation industry, AirBus has lightened the panel separating the stewardess cabin and the passenger cabin on airplanes with a productive design method, resulting in a lighter aircraft that consumes less fuel. As another example, in the automotive industry, General Motors has created a productive model of the seat bracket to which the seat belt is attached. The selected design is 40 percent lighter and 20 percent stronger than the original part. At the same time, the lighter the transportation vehicles are, the less fuel they use and the less harmful gases they emit to nature. This reflects the indirect contribution of productive design to the environment. These innovative design approaches reduce mass and volume without reducing performance parameters; It is increasingly used by designers as a result of its contributions to design processes such as material savings, time savings, and high amounts of usable design alternatives in a short time.