FDM tipi 3 boyutlu yazıcılardaki örgü parametrelerinin ürün dayanımına etkisi
The effect of infill patterns' parameters in FDM type 3d printers on product resitance
Yazar: SERDAR EFE
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YAŞAR KAHRAMAN
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Tasarım ve İmalat Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Sanayi devriminden bu yana, çeşitli imalat yöntemleri geliştirilmiştir. Bu yöntemler temelde talaşlı ve talaşsız imalat olmak üzere iki kategoride toplanmaktadır. Günümüzde gerek müşteri beklentilerinin değişmesi gerekse de çevre sorunlarına olan duyarlılığın artması ile birlikte geleneksel üretim yöntemlerinin yetersiz veya verimsiz kaldığı durumlarda eklemeli imalat yöntemi bu sorunların çözümünde en önde gelen alternatif üretim tekniği olarak karşımıza çıkmaktadır.

Bu çalışmada, eklemeli imalat yöntemi ile bu yöntemin avantaj ve dezavantajları hakkında literatür çalışması yapılmış ve 3 boyutlu (3B) yazıcı teknolojisi ile üretilen endüstriyel bir parçanın dayanımı incelenmiştir. Bu amaçla sanayide yük taşıma sistemlerinde sıklıkla kullanılan gözlü kanca bilgisayar destekli tasarım (BDT) yazılımı ile modellendikten sonra farklı üretim parametreleri (doluluk oranı ve iç örme yapısı) kullanılarak eklemeli imalat yöntemi ile üretilerek yük taşıma kabiliyeti deneysel olarak incelenmiştir. Bunun yanında model sonlu elemanlar yöntemi ile de analiz edilerek parça üzerinde oluşan gerilmeler incelenmiştir. Deney sonucunda kırılmanın başladığı ve sonlu elemanlar analizi ile tespit edilen gerilmenin en yüksek olduğu bölgede iç örme yapısında iyileştirmeler yapılarak modelin yük taşıma kapasitesindeki değişimler karşılaştırılmıştır. Bu amaçla üretim parametrelerinin değiştirilebildiği açık kaynak kodlu kartezyen tip bir 3 Boyutlu yazıcı tasarlanıp üretilmiştir. 

Bu tez çalışması sonucunda iç örme yapısının, üretim süresine, kullanılan malzeme miktarına ve parçaların dayanıklılığına olan etkisi karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bunun yanında 3B üretim teknolojisinin sağlamış olduğu avantaj kullanılarak gerek test gerekse de sonlu elemanlar yöntemi ile parça üzerinde tespit edilen zayıf bölgelerde güçlendirmeler yapılarak parçaların dayanımlarının arttırılabildiği de görülmüştür.

Abstract:
Since the industrial revolution, various manufacturing methods have been developed. These methods are basically grouped in two categories: machining and chipless manufacturing. Nowadays, additive manufacturing method is the most prominent alternative production method in the solution of these problems in cases where traditional production methods are inadequate or inefficient, with the change of customer expectations and increased sensitivity to environmental problems.

In this study, the literature study which is about additive manufacturing method in terms of the advantages and disadvantages of this method is reviewed and the strength of an industrial part produced with 3D printer technology is investigated. For this purpose, an eyed hook which is frequently used in load carrying systems in the industry, is modeled with CAD software and is experimentally examined while producing by additive manufacturing method with different production parameters (filling density and infill pattern). Additionally, the model is analyzed with the finite element method and the stresses on the part are examined. As a result of the experiment, in the part of the samples where the breaking started and the highest stress is determined by finite element analysis, improvements are made in the infill pattern and the capacity changes are compared. For this purpose, an open source cartesian type 3D printer is designed and manufactured, where production parameters can be changed.

As a result of this thesis study, the effect of the infill pattern on the production time, the amount of material used and the durability of the parts is examined comparatively. In addition, with the advantage provided by 3D production technology, it is observed that the strength of the parts can be increased by making reinforcements on the weak volume detected on the part either by test or finite element method.