Hibrit CNC router ve 3 boyutlu yazıcı tasarımı ve analizi
Design and analysis of hybrid CNC router and 3d printer
Yazar: İLKE ÖZTÜRK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SAİM KURAL
Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Teorisi ve  Dinamiği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, mühendislik, tıbbi ve ticari amaçlar için kullanılarak son yıllarda popüler hale gelen 3 boyutlu yazıcı, CNC router ile birlikte tek şasi üzerinde tasarlanarak daha verimli bir üretim platformu elde edilmesi amaçlanmıştır.
Kartezyen koordinatlarda tasarlanan 3 boyutlu yazıcı ve CNC router temelde Bilgisayar Sayısal Kontrol (CNC) ile yönetilmekte ve benzer donanımlara ihtiyaç duymaktadırlar. Ayrıca 3 boyutlu üretim ve talaşlı imalat tezgahları bir araya getirilmektedir. Bu nedenle bu iki sistem tek bir şasi üzerinde tasarlandığında maliyet ve üretim alanından tasarruf sağlamaktadır.
SolidWorks ortamında ön tasarımı yapılan tezgahın konstrüksiyonu ve kullanılacak makine elemanlarının güvenilirliği esaslara uygun şekilde incelenmiş sonlu elemanlar yazılımı olan Ansys Workbench modülü üzerinde analizi yapılmıştır. Analiz sonucunda model üzerinde gerekli iyileştirmeler yapılarak son tasarım elde edilmiş, 1500x900 mm ölçülerinde sigma profillerden şasi tasarlanmıştır. Etkin işleme alanı xyz koordinatlarında 1100x700x175 mm ölçülerindedir.
Talaşlı imalat esaslarına ve istenilen eksen hızlarına bağlı olarak vidalı mil, step motor, lineer ray ve arabaların hesapları yapılmıştır.
Temel olarak Arduino Mega 2560 geliştirme kartı ve Ramps 1.4 3 boyutlu yazıcı kartı kullanılarak yapılması planlanan sistemde arayüz yazılımının gerekli tüm G-Code ları üretemeyeceğinden dolayı CNC Router işlemleri için Mach3 arayüz kartı kullanılmıştır.

Abstract:
In this study, 3D printers which are used for engineering, medical and commercial purposes, popular in recent years and CNC router are going to be designed on a single chassis for having more efficient production platform.
Basically 3D printer and CNC Router are controlled with Computer Numerical Control (CNC) and need similar hardware which are designed in cartesian coordinates. Also 3D manufacturing and machining are put together. Therefore, the two systems save costs and manufacturing area when are designed on a single chassis.
The machine construction whose preliminary design was made on SolidWorks and the reliability of the machine elements to be used were examined in accordance with the principles and analysis is performed on the Ansys Workbench modüle which is the finite elements software. As a result of the analysis, necessary improvements were made on the model to obtain the final design, the chassis is designed with a dimension of 1500x900mm with T-slot aluminium profiles. The effective machining area dimension is 1100x700x175mm in xyz coordinates.
Depending on the machining principles and desired axis speeds, calculations of ballscrews, stepper motors and linear guideways were made.
Basically, the system was planned to make using Arduino Mega 2560 development card and Ramps 1.4 3-dimensional printer card, but the Mach3 interface card is used for CNC Router operations, because the interface software can not generate all the required G-Codes.