Secici lazer ergitme yönteminin çoklu fizik modellemesi
Modelling of selective laser melting process by using multiple physical approach
Yazar: BİROL KÖSE
Danışman: PROF. DR. ZAFER BİNGÜL
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, metal eklemeli imalat işleminin termal ve mekanik özellikleri, comsolçoklu fizik programında seçici lazer erime (SLM) yöntemiyle modellendi ve analizedildi. Modellemede farklı fiziksel ögeler comsol çoklu fizik programında eş zamanlıçalıştırıldı.   SLM   işlemi,   toz   malzemenin   lazer   ışınlarıyla   ergitilerek   birbirinebağlanması esasına dayanır. Uygulamadaki en büyük problemler ergime sırasındakiısıl stres, boşluklar ve çarpılmalardır. Bu uygulamanın en önemli kısmı, optimumtarama hızı ve lazer gücüyle malzeme ısı transferidir. Modelleme başta havacılıkolmak   üzere   birçok   sektörde   kullanılan   Ti6Al4V   malzemesi   için   yapılmıştır.Ti6Al4V malzemesinin geleneksel imalat yöntemleriyle işlenmesi zor ve maliyetliolduğu için eklemeli imalat yöntemi geleneksel yöntemlere göre daha uygundur. Tozyerine yüksek çözünürlüklü katı yüzey kullanılmıştır. Lazer ışını yoğunluk dağılımıgauss biçiminde modellenmiştir. Farklı güç ve tarama hızı değerleri için, lazer ışınıyüzey üzerinde  hareket  ettirilerek  ısı   transferi  sağlanmıştır.  Elde  edilen  sonuçlarliteratürdeki   deney   sonuçları   ile   aynı   koşullar   altında   karşılaştırılmıştır.   Bukarşılaştırma   sonucunda   modelleme   sonuçlarıyla   literatürde   yapılan   deneyselsonuçların örtüştüğü görülmektedir. Bu çalışmanın amacı, işlenecek malzemeler içinen uygun parametreleri bulmak ve ergime sırasındaki ısıl gerilmeleri, boşlukları vebozulmaları   azaltmaktır.   Bu   modelleme   işlem   davranışını   izlemesi   ve   kontroledilmesi için önemlidir. Ayrıca bu çalışma ile SLM işleminde kullanılan veya yeni eklenecek   olan   malzemelerin   çalışma   parametrelerinin   tahmin   edilebileceğidüşünülmektedir.

Abstract:
In this study, the thermal and mechanical properties of the powder bed fusion process were analyzed in COMSOL Multiphysics program by the selective laser melting (SLM) method. In modeling, different physical baskets were run simultaneously in the comsol multiphysics program. The SLM process is based on during the melting the powder material with laser beams. The biggest problems encountered in the application are thermal stress, gaps and distortions during melting. The most important part of this process is the heat transfer to the material with optimum laser power at the desired scanning speed. Modeling was made for Ti6Al4V material used in many sectors, especially aviation. Since the Ti6Al4V material is difficult and costly to process with conventional manufacturing methods, the additive manufacturing method is more suitable than conventional methods. In the modeling, the high resolution solid surface is used instead of powder. Laser beam intensity distribution is modeled in gaussian form. For different power and scanning speed values, the laser beam is moved over the surface and heat transfer is provided. The results obtained were compared under the same conditions as the experimental results in the literature. As a result of this comparison, it is seen that the modeling results overlap with the experimental results in the literature. The aim of this study is to find the most optimum parameters for the materials to be processed and to eliminate thermal stresses, gaps and distortions during melting. In this modelling, process behavior can be monitored and controlled. Also with this study, it is believed that the working parameters of the materials used in the SLM process or which will be added new can be predicted.