Serbest formlu parça yüzeyleri için tel ark eklemeli imalata uygun takım yolu geliştirilmesi
Wire arc additive manufacturing tool path generation for free-form surfaced parts
Yazar: BAYRAM KALENDER
Danışman: PROF. DR. OĞUZHAN YILMAZ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Katmanlı üretim = Additive manufacturing ; Takım yolu = Tool path ; Örtüşme oranı = Overlap rate

Özet:
Tel ark eklemeli imalat (WAAM); kaynak teknolojisinin temelleri üzerine inşa edilen ve kaynakla ilgili yapılan çalışmalardan faydalanılarak geliştirilen bir eklemeli imalat (Eİ) yöntemidir. Tel besleme sistemine sahip olması, atık malzeme oluşturmadan çevre dostu ve maliyet etkin imalat yapılabilmesini sağlamaktadır. Geleneksel yöntemlere kıyasla, büyük boyutlu parçaların imalatında zaman ve maliyet avantajları sunan bu yöntem, geliştirmeye açık birçok alana sahiptir. Bu çalışmada, serbest yüzeyli bir parça farklı takım yolu stratejileri ile WAAM sisteminde imal edilip geometrik doğruluk analizi yapılarak, serbest yüzeyli parçaların imalatında hangi takım yolu stratejisinin hangi yüzey yapısı için uygun olduğunun tespit edilmesi amaçlanmaktadır. Yan yana kaynak dikişi uygulandığında ortaya çıkan girintili ve çıkıntılı görünümün iyileştirilerek düzgün bir yüzeyin elde edilmesi amacıyla ilk olarak ideal bindirme oranı belirlenmiş ve bu oran yüzey pürüzlülüğünü azaltacak şekilde takım yolunun iyileştirilmesinde kullanılmıştır. Üç farklı takım yolu deseni geliştirilmiş ve parça bu desenlere göre imal edilmiştir. Bu parçalar optik tarayıcı ile taranıp, elde edilen modeller bilgisayar destekli tasarım (CAD) modeli ile örtüştürülerek, ortalama geometrik sapma oranları hesaplanmıştır. Modeller üzerinde aynı bölgelerden alınan üç kesit alanın üzerinden alınan beş noktanın geometrik sapma miktarları karşılaştırıldığında, lineer takım yolu stratejisi ile üretilen parçada 2,657 mm ortalama ile en düşük sapma elde edilmiştir. Bu değeri, 3,396 mm ile offset takım yolu stratejisi, 5,039 mm ile hexagon takım yolu stratejisi takip etmektedir.

Abstract:
Wire-Arc Additive Manufacturing (WAAM) is an additive manufacturing (AM) method built upon the foundations of welding technology and developed using insights from welding studies. Its wire feed system facilitates environmentally friendly and cost-effective manufacturing without producing waste material. Compared to traditional methods, this technique offers time and cost advantages in the production of large-sized parts, with numerous areas open to further development. In this study, a freeform surface part is manufactured using different toolpath strategies in a WAAM system, with a geometric accuracy analysis conducted to determine which toolpath strategy is suitable for which surface structure in the production of freeform parts. To improve the undulating appearance caused by adjacent weld beads and achieve a smooth surface, the ideal overlap ratio was initially determined and used to optimize the toolpath to reduce surface roughness. Three different toolpath patterns were developed, and the part was manufactured according to these patterns. The parts were scanned using an optical scanner, and the obtained models were aligned with the computer-aided design (CAD) model to calculate the average geometric deviation ratios. The geometric deviation amounts of five points taken from three cross-sectional areas taken from the same regions on the models were compared and the lowest deviation was obtained with an average of 2.657 mm in the part produced with the linear tool path strategy. This value is followed by the offset tool path strategy with 3.396 mm and the hexagon tool path strategy with 5.039 mm.