Bir endüstriyel robot tutucu parmağının üretken tasarım (Generative Design) yöntemi ile tasarım araştırması, sonlu elemanlar yöntemi ile doğrulanması ve optimize edilmiş karbon takviyeli fiber filament kullanılarak eriyik yığma modellemesi (FDM) yöntemiyle üretilmesi
Design research of an industrial robot gripper finger using the Generative Design method, validation using the finite element method and manufacturing it by the fused deposition modelling (FDM) method using optimized carbon reinforced fiber filament
Yazar: ERSİN KAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SELİM HARTOMACIOĞLU
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Robot tutucuları endüstri çok çeşitli alanlarda kendilerine kullanım alanı bulmaktadırlar.
Yine tutucu tasarımı ve seçimi robotik uygulamalarda önemli bir husus olmaktadır. Daha
hafif ve dayanımı daha yüksek tutucu tasarımları istenmektedir. Böylece hem dinamik
uygulamalar hemde daha küçük component seçimleri yapılabilmektedir.
Bu ürünlerin, daha çok ürüne özel tasarlanması ve üretilmesi performansları açısından
önemlidir. Fakat klasik plastik enjeksiyon kalıplama tekniği ile üretilmelerinde işe özgü
ürün elde etmek imkansızdır. Müşterilerin beklediği ürüne göre tutucunun geliştirilmesi
ve üretilmesi elzemdir.
Bu amaçla yapılan bu çalışmada yeni nesil kompozit filament malzemesi olan karbon fiber
takviyeli poliamid ile yine yenilikçi tasarım tekniği olan Generative Design tekniği ile bir
robot tutucu geliştirilmiştir.
Çalışmada ilk olarak kullanılan malzemenin karakterizasyonu ve optimizasyonu
yapılmıştır. Baskı parametrelerine göre üretilen standart numunelerin çekme
mukavemetleri ve kırılma mekaniği incelenmiş, Taguchi deneysel tasarım tekliği optimize
edilmiştir. Yine faktör analizi için ANOVA analizi yapılmıştır. Seçilen optimal
parametreler ile Generative Design tekniği kullanılarak optimal geometriler elde
edilmiştir.
Elde edilen geometriler SLS ve FDM tekniği üretilmiş ve teste tabi tutulmuştur. Ayrıca
geometriler Sonlu Elemanlar Analizi (FEA) ile nümerik analize yapılmış ve test
sonuçlarıyla kıyaslanmıştır.
Sonuç olarak mevcut endüstriyel ürünlerin geliştirilmesi, daha düşük malzeme ve maliyet
ile üretilebilmeleri için bir method önerilmiştir.

Abstract:
Robot grippers find use in a wide variety of areas of industry. Again, gripper design and
selection is an important issue in robotic applications. Lighter and more durable holder
designs are desired. Thus, both dynamic applications and smaller component selections
can be made.
It is important for these products to be designed and produced more specifically for the
product in terms of their performance. However, it is impossible to obtain a specific
product when produced using the classical plastic injection molding technique. It is
essential to develop and produce the holder according to the product that customers expect.
In this study carried out for this purpose, a robot gripper was developed with carbon fiber
reinforced polyamide, a new generation composite filament material, and the Generative
Design technique, which is also an innovative design technique.
Firstly, the characterization and optimization of the material used in the study was carried
out. Tensile strength and fracture mechanics of standard samples produced according to
printing parameters were examined, and Taguchi experimental design uniqueness was
optimized. Again, ANOVA analysis was performed for factor analysis. Optimal
geometries were obtained using the Generative Design technique with the selected optimal
parameters.
The resulting geometries were produced and tested using SLS and FDM techniques. In
addition, the geometries were subjected to numerical analysis using Finite Element
Analysis (FEA) and compared with the test results.
As a result, a method has been proposed to improve existing industrial products and
produce them with lower materials and costs.