Hava aracı parçalarının eklemeli imalat yöntemi ile tasarımı, optimizasyonu ve deneysel karşılaştırılması
Design, optimization and experimental comparison of aircraft parts by the additive manufacturing method
Yazar: BEKİR KARAKOÇ
Danışman: DOÇ. DR. GÜLTEKİN UZUN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Erimiş birikme modellemesi (FDM) = Fused Deposition Modelling (FDM) ; Tasarım optimizasyonu = Design optimization

Özet:
Eklemeli imalat, dayanıklı ve hafif parçaların üretilmesini sağlayan geleneksel olmayan bir üretim yöntemidir. Üretim yöntemi açısından topoloji çalışmalarına büyük ölçüde olanak sağlayan eklemeli imalat, geleneksel imalat yöntemlerine göre üretilen parçalardan daha hafif ve daha dayanıklı olabilmektedir. Eklemeli imalatta üretilen malzemelerde istenilen özelliklerin oluşturulması için malzeme üretim parametreleri büyük öneme sahiptir. Örme yöntemi ve baskı yönü bu parametrelerin başında gelmektedir. Bu çalışmada, ergiyik yığma modelleme (FDM - Fused Deposition Modelling) esaslı üç boyutlu yazıcı kullanılarak PLA (polilaktik asit) filamentten üretilen 14 adet parçadan oluşan bir montaja topoloji optimazyonu yapılmıştır. Ayrıca eklemeli imalat ile yekpare olarak, parçanın işlevi değiştirilmeden, ideal forma ve ağırlığa ulaşması amaçlanmıştır. Çalışmada öncelikle çekme test numuneleri üretilmiş ve çıkan sonuçlar özelinde statik test numuneleri üretilerek test edilmiştir. Test numuneleri düz çizgili (rectilinear), dönel çizgili (gyroid) ve bal peteği (honeycomb) olmak üzere üç farklı örme yöntemi tercih edilmiş olup yatay ve dikey baskı yönü haricindeki diğer tüm parametreler sabit tutulmuştur. Elde edilen sonuçlar deformasyon, uzama oranı, maksimum yük, akma dayanımı, çekme dayanımı ve kopma dayanımı açısından incelenmiştir. Çekme testleri sonucunda elde edilen sonuçlara göre topoloji optimizasyonu yapılan parça %50 oranında hacimsel olarak azaltılmış ve üç boyutlu yazıcıda üretildikten sonra statik teste maruz bırakılmıştır. Çekme test sonuçlarına göre en fazla çekme dayanımı değerinin dönel çizgili (gyroid) örme yöntemli dikey yerleşimli numunelere ait olduğu, en düşük çekme dayanımı değerinin ise düz çizgili (rectilinear) örme yöntemli yatay, test numunelerine ait olduğu gözlemlenmiştir. Statik test sonuçlarına göre ise en dayanımlı yapının dönel çizgili (gyroid) dikey olarak üretilen test numunesi olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
Additive manufacturing is a non-traditional manufacturing method that allows the production of durable and lightweight parts. Additive manufacturing, which greatly allows topology studies in terms of production method, can be lighter and more durable than the parts produced according to traditional manufacturing methods. Material production parameters are of great importance in order to create the desired properties in the materials produced in additive manufacturing. Knitting method and printing direction are at the beginning of these parameters. In this study, topology optimization was performed on an assembly consisting of 14 pieces produced from PLA (Polylactic Acid) filament using a three-dimensional printer based on FDM (Fused Deposition Modeling). In addition, with additive manufacturing, it is aimed to achieve the ideal shape and weight uniformly, without changing the function of the part. Firstly, tensile test samples were produced in the study and static test samples were produced and tested according to the results. Three different knitting methods were preferred as rectilinear, gyroid and honeycomb knitting test samples, and all other parameters except horizontal and vertical printing direction were kept constant. The obtained results were examined in terms of deformation, elongation rate, maximum load, yield strength, tensile strength and tensile strength. according to the results obtained as a result of tensile tests, the topology-optimized part was volumetrically reduced by 50% and subjected to static testing after being produced on a three-dimensional printer. According to the tensile test results, it was observed that the highest tensile strength value belongs to vertically placed samples with rotational striped (gyroid) knitting method, while the lowest tensile strength value belongs to horizontal test samples with straight linear (rectilinear) knitting method. According to the static test results, it has been observed that the most durable structure is the test sample produced vertically with a rotational line (gyroid).