Eklemeli imalat yönteminde topoloji optimizasyon ile tasarlanmış parçaların mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi
Improvement of mechanical properties of parts designed with topology optimiza-tion in additive manufacturing method
Yazar: CELALETTİN MERT
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR VERİM
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Topoloji optimizasyonu, belirtilen yük koşullarını, performansı ve kısıtlamaları karşılayan makul malzeme dağılımı yoluyla optimum yapı konfigürasyonunu elde edebilen gelişmiş bir yapısal tasarım yöntemidir. Boyutlandırma ve şekil optimizas-yonu ile karşılaştırıldığında, topoloji optimizasyonu ilk konfigürasyondan bağımsızdır ve daha geniş bir tasarım alanına sahiptir. Sonuç olarak, yüksek performanslı, hafif ve çok işlevli yapılar için ana akım yapısal tasarım tekniği olarak gelişti-rildi ve mekanik, havacılık, otomotiv, mimari vb. alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
3 Boyutlu (3B) yazıcılar ile üretim ya da eklemeli imalat temel olarak nesnelerin katmanlar halinde üretilmesi prensibine dayanmaktadır. Geleneksel boşaltmalı imalat yöntemlerinde karşılaşan birçok sorun nispeten yeni olan eklemeli imalat yaklaşımlarıyla giderilmiştir. Karışık geometrilere sahip nesneler, kafes yapılar, çoklu malzemeye sahip nesneler, vb. eklemeli imalat ile rahatlıkla üretilebilmektedir. Tasarım aşamasına getirmiş olduğu bu özgürlüklerden dolayı eklemeli imalat yöntemleri tasarım mühendisleri arasında oldukça ilgi görmektedir. Özellikle topoloji optimizasyonu eklemeli ima-lat yöntemlerinin yaygınlaşmasıyla (karmaşık geometrilerin üretilebilirliklerinin artmasıyla) daha da önemli duruma gel-miştir. Topoloji optimizasyonu yöntemlerinin bu kadar önemli olmasının en temel nedeni parçaların mekanik özellik-lerinde kötüleşmeye neden olmadan onları hafifletebilmeleridir.
Bu çalışmanın amacı, belirlenen mekanik parçaların topolojik optimizasyon ile ekonomik ve dayanım açısından en uygun koşullara ulaştırılması için tasarımının optimize edilmesidir. Çalışma kapsamında optimize edilen parçaların eklemeli ima-lat ile üretilmesi ve mekanik performanslarının karşılaştırılması da gerçekleştirilecektir.

Abstract:
Topology optimization is an advanced structural design method that can achieve the optimum structure configuration through reasonable material distribution that meets specified load conditions, performance and constraints. Compared with sizing and shape optimization, topology optimization is independent of the initial configuration and has a larger design space. As a result, it has been developed as a mainstream structural design technique for high-performance, lightweight and multifunctional structures and has been widely used in mechanical, aerospace, automotive, architectural, etc. widely used in the fields. Production with 3D (3D) printers or additive manufacturing is basically based on the principle of producing objects in layers. Many problems encountered in traditional discharge manufacturing methods have been resolved by relatively new additive manufacturing approaches. Objects with mixed geometries, mesh structures, objects with multiple materials, etc. It can be easily produced by additive manufacturing. Because of these freedoms brought to the design stage, additive manufacturing methods attract a lot of attention among design engineers. Especially, topology optimization has become more important with the spread of additive manufacturing methods (with the increase in the manufacturability of complex geometries). The main reason why topology optimization methods are so important is that they can lighten parts without deteriorating their mechanical properties. The aim of this study is to optimize the design of the determined mechanical parts in order to reach the most suitable conditions in terms of economy and strength with topological optimization. Within the scope of the study, the production of the optimized parts by additive manufacturing and the comparison of their mechanical performances will also be carried out.