Gofret taşıma makaralarının tasarım optimizasyonu ve plastik enjeksiyon yöntemi ile imalat sürecinin araştırılması
Design optimization of wafer carrying rollers and investigation of the manufacturing process by plastic injection method
Yazar: KADİR BAKIRTAŞ
Danışman: PROF. DR. UĞUR KÖKLÜ ; DOÇ. DR. MURAT MAYDA
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Bilgisayar destekli analiz = Computer aided analysis ; Bilgisayar destekli tasarım = Computer aided design ; Konvansiyonel takım tezgahları = Conventional machine tools ; Optimizasyon = Optimization ; Plastik enjeksiyon makineleri = Plastic injection machinery ; Talaşlı üretim = Machining ; Termoplastik = Thermoplastic

Özet:
Endüstrinin gelişmesi ve rekabetin artması ile imalat sektöründe aynı ürün kalitesi ve maliyet değerleri ön plana çıkmıştır. Aynı ürünün daha uygun fiyata imal edilmesi şüphesiz optimizasyon yönteminden geçmektedir. Ancak, mühendislik çalışmalarında tasarımın optimizasyonu tek başına maliyeti etkileyen bir unsur değildir. Özellikle imalat prosesinde (süre, işçilik, makine, vb.), süreç ve yöntem açısından en uygun imalat yönteminin de seçilmesi maliyeti etkileyen önemli unsurların başında gelmektedir. Bu tez çalışmasında, gıdaya uygun üç farklı termoplastik malzeme seçilerek, tasarım optimizasyonu ile imalat proseslerinin (talaşlı imalat ve plastik enjeksiyon) maliyete etkileri araştırılmıştır. Çalışmanın ana unsuru olan optimizasyon ve maliyet düşürücü unsurlar araştırılarak Ar-Ge yöntemlerine dahil edilmiştir. Mevcut durumdaki tasarım ile plastik enjeksiyon kalıbı için oluşturulan tasarımlar, sonlu elemanlar analiz programında çözümlenmiştir. Bu iki tasarım, sonlu elemanlar analiz programı içerisinde tepki yüzey yöntemi ile optimizasyon çalışması yapılmıştır. Optimizasyon çalışması eş değer gerilme, yer değiştirme ve kütle değerleri üzerinden incelenmiştir. Talaşlı imalat üretimi için yapılan tasarımın optimizasyon çalışmasında, kütlenin azaltılması bir kazanç olarak gözükse de hurda talaş miktarının %50'den fazla olduğu görülmüştür. Talaşlı imalat ile karşılaştırıldığında tasarım kısıtlarına ve malzemeye bağlı olarak plastik enjeksiyon imalat yöntemi maliyet açısından daha uygun seçilmiştir. Malzeme ve sonlu elemanlar için elde edilen diğer sonuçlar değerlendirildiğinde, tasarım ve malzeme kısıtlarına bağlı olarak Polipropilen (PP) termoplastik malzemesi maliyet açısından en uygun bulunmuştur.

Abstract:
Development of industry and increasing of competition while at manufacturing sector same production quality (operating life) and cost values bring something into the forefront. The production of the same product at a more affordable price is undoubtedly going through engineering methods called optimization. However, optimization of the design in engineering studies is not aan element that affects the cost alone. Particularly in the manufacturing process (time, labor, machinery, etc.), choosing the most appropriate manufacturing method in terms of process and method is one of the important factors affecting the cost. In this treatise, three different thermoplastic materials suitable for food were selected and the effects of design optimization and manufacturing processes (machining and plastic injection) on cost were investigated. Optimization and cost-reducing factors, which are the main elements of the study, were investigated and included in R&D methods. The designs created for the plastic injection mold with the current design were analyzed in the finite element analysis program. These two designs were optimized using the response surface method within the finite element analysis program. Optimization study was investigated over equivalent stress, displacement and mass values. In the optimization study of the design for machining production, it was seen that the amount of scrap sawdust was more than %50, although the reduction of the mass seemed to be a gain. Compared to machining, the plastic injection manufacturing method was chosen as the most cost-effective method depending on the design constraints and material. When the other results obtained for the material and finite elements were evaluated, Polypropylene (PP) thermoplastic material was chosen as the most cost-effective method depending on the design and material constraints.