Seçici lazer ergitme toz yatağı prosesi nümerik modelleme ve analizi
Selective lazer melting powder bed process numerical modeling and analysis
Yazar: CAN YÜCEL SOĞUK
Danışman: DOÇ. DR. HÜSEYİN KÜRŞAD SEZER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Endüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Bilgisayar destekli tasarım = Computer aided design ; Ergitme = Smelting ; Üretim teknolojisi = Production technology

Özet:
Seçici Lazer Ergitme (SLM/ Selective Laser Melting) yönteminde lazer ışınının izleyeceği yolun (tarama stratejisi) tasarımı, nihai üretilen parçada oluşacak artık gerilme ve deformasyon gibi olumsuz etkileri kontrol etmek için önemli bir aşamadır. Bu tez farklı tarama stratejilerinin SLM ile üretilecek bir parça üzerindeki termo-mekanik etkilerini, sonlu eleman modeli yöntemi ile araştırmıştır. Modelin analizi ticari sonlu elemanlar yazılımları ile bilgisayar ortamında gerçekleştirilmiştir. Tarama stratejileri, lazer-malzeme etkileşimi bölgesinin adacıklara ayrılması ve adacıkların oluşum sırası prensibine dayanmaktadır. Lazer tarama stratejisinin oluşturduğu sıcaklık profili ve buna bağlı gerilmeler nihai parça üzerinde araştırılmıştır. Sonuçlar parçayı enine kesen hatlar üzerinde değerlendirilmiştir. Her bir hat üzerinde sıcaklık değişimleri değerlendirilmiştir. Sıcaklık değerlerinin homojen dağıldığı stratejiler tespit edilmiştir. Adalar arasındaki lazer atlama mesafesinin artırılması ile ısı ve buna bağlı artık gerilmelerin daha homojen dağıldığı sonucuna ulaşılmıştır. Tez içeriğinde kullanılan tarama yöntemleri iki farklı başlık altında oluşturulmuştur. Bunlar; "Satır Tarama" (iki yönlü tarama) ve "Ada Tarama" yöntemleridir. Ada tarama ve satır tarama stratejileri arasında ısıl gerilme değerlerinde önemli farklılıklar olduğu görülmüştür. Tez bulguları sonucunda "Ada tarama" stratejisinin minimum kalıntı deformasyona yol açtığı yorumu yapılmıştır. Bu değerlendirme yöntemi, tek katmanda tarama stratejileri tasarlamak ve optimize etmek için benzer çalışmaları dikkate alarak oluşturulmuştur. Bu çalışma, yüksek güçlü seçici lazer ergitme tarafından oluşturulan büyük parçaların tek katmanda tarama yolu planlaması için önemli bilgiler sağlar.

Abstract:
In the Selective Laser Melting (SLM) method, the design of the path (scanning strategy) of the laser beam is an important step to control the negative effects such as residual stress and deformation that will occur in the final manufactured part. This thesis investigated the thermo-mechanical effects of different scanning strategies on a part to be produced with SLM using the finite element model method. The analysis of the model was carried out in computer environment with commercial finite element software. Scanning strategies are based on the principle of separation of the laser-material interaction region into islets and the order of formation of the islets. The temperature profile created by the laser scanning strategy and the stresses associated with it were investigated on the final part. The results were evaluated on the lines crossing the piece. Temperature changes on each line were evaluated. Strategies in which the temperature values are homogeneously distributed have been determined. It was concluded that the heat and the associated residual stresses were more homogeneously distributed by increasing the laser jump distance between the islands. The scanning methods used in the content of the thesis were created under two different headings. These; "Line Scan" (two-way scanning) and "Island Scan" methods. It was observed that there were significant differences in thermal stress values between the island scanning and line scanning strategies. As a result of the thesis findings, it was interpreted that the "Island scanning" strategy caused minimal residual deformation. This evaluation method was created taking into account similar studies to design and optimize single-layer scanning strategies. This work provides important information for scanning path planning in a single layer of large parts created by high-power selective laser melting.