Bütünleşik eklemeli imalat ve yarımamul montaj sistemi
Hybrid additive manufacturing and semi-product assembly system
Yazar: FAHREDDİN FATİH ÖNGÜL
Danışman: PROF. DR. İLYAS KANDEMİR
Gebze Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Eklemeli imalat, son yıllarda hızlı bir şekilde gelişen yenilikçi bir imalat teknolojisidir.
Bu teknolojinin gelişmesiyle geleneksel imalat teknikleri ile imal edilemeyen veya
imal edilmesi ekonomik veya teknik sebeplerle uygun olmayan tasarımların imal
edilebilmesi mümkün hale gelmiştir. Hibrit imalat sistemleri ise birden fazla imalat
prosesini bir araya getirerek daha yüksek yüzey kalitesi, doğruluk ve üretim kabiliyeti
sunmaktadır. Bu tezin amacı, hibrit eklemeli imalat teknolojileri üzerine odaklanarak,
üretim sürecine entegre edilen montaj sistemlerinin geliştirilmesi ve bunların imalat
kabiliyetlerine etkilerinin incelenmesidir.
Tez kapsamında geliştirilen hibrit imalat tezgâhı, eriyik filaman imalat (FFF) tekniği
ile eklemeli imalat sırasında parçanın içine somun gibi bağlantı elemanlarının
otomatik olarak yerleştirilebilme kabiliyetine sahip bir sistemdir. Bu yenilikçi
yaklaşım, eklemeli imalatın sunduğu tasarım esnekliği avantajını kullanırken, montaj
sonrası işlemlere ihtiyaç duymadan fonksiyonel parçaların tek bir süreçte
tamamlanmasına olanak tanımaktadır. Böylelikle seri üretim süreçlerinde zaman ve
maliyet tasarrufu sağlarken, hata riskini de minimize etmektedir.
Bu çalışmada tezgâhın tüm parçaları özgün olarak tasarlanmış ve üretimi
gerçekleştirilmiştir. Özel olarak tasarlanan bileşenler hem eklemeli imalat sürecinde
hem de montaj işlemi sırasında yüksek hassasiyet ve performans sağlayacak şekilde
geliştirilmiştir.
Tez kapsamında, dört farklı somun montaj yöntemi ve üç farklı dolgu oranında
numuneler üretilmiş ve bu numuneler üzerinde çekme mukavemeti, eğilme testi ve
tork dayanımı gibi mekanik performans testleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen
sonuçlar, dolgu oranı ve somun montaj yönteminin parça dayanıklılığı üzerinde büyük
etkisi olduğunu göstermiştir. Ayrıca, eklemeli imalat teknolojisinin en önemli
parametrelerinden biri olan dolgu oranının, parçanın mukavemeti üzerindeki etkileri
ayrıntılı bir şekilde analiz edilmiştir. Farklı dolgu oranlarında yapılan testler, özellikle
otomotiv ve havacılık sektörlerinde kullanılan fonksiyonel parçalar için kritik olan
dayanıklılık ve güvenilirlik gereksinimlerine ışık tutmuştur.

Abstract:
Additive manufacturing is an innovative production technology that has rapidly
advanced in recent years. With the development of this technology, it has become
possible to manufacture designs that cannot be produced using traditional
manufacturing techniques or are not feasible due to economic or technical reasons.
Hybrid manufacturing systems, by combining multiple manufacturing processes, offer
higher surface quality, precision, and production capabilities. The aim of this thesis is
to focus on hybrid additive manufacturing technologies and to develop integrated
assembly systems within the production process, while examining their impact on
manufacturing capabilities.
The hybrid manufacturing machine developed within the scope of this thesis is a
system capable of automatically placing fasteners, such as nuts, into the part during
additive manufacturing using the Fused Filament Fabrication (FFF) technique. This
innovative approach leverages the design flexibility provided by additive
manufacturing while enabling the production of functional parts in a single process
without requiring post-assembly operations. This results in significant time and cost
savings in mass production processes, while also minimizing the risk of errors.
In this study, all parts of the machine were uniquely designed and manufactured. The
specially designed components were developed to ensure high precision and
performance both during the additive manufacturing process and the assembly
operations.
The thesis includes the production of samples using four different nut insertion
methods and three different infill rates, followed by mechanical performance tests such
as tensile strength, bending tests, and torque resistance. The results showed that the
infill rate and nut insertion method had a significant impact on part durability.
Furthermore, the effect of infill rate, one of the most critical parameters in additive
manufacturing, on part strength was thoroughly analyzed. The tests conducted at
different infill rates provided valuable insights into the durability and reliability
requirements critical for functional parts used particularly in the automotive and
aerospace sectors.