Bir ofis koltuğu kolçağı için eklemeli imalatta gerilme odaklı iç dolgu optimizasyonu
Stress Focused Infill Optimization In Additive Manufacturing For An Office Chair Armrest
Yazar: Kuş, Süleyman; Durmuş, Ali
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 36 No. 4, 2020
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Additive manufacturing,structural optimization,finite element analysis,TS EN 1335 armrest test ; Katmanlı imalat,yapısal optimizasyon,sonlu elemanlar analizi,TS EN 1335 kolçak testi

Bu çalışmada; katmanlı imalat yönteminden biri olan Ergiyik Biriktirmeli Modelleme ile üretilen bir ofis koltuğu kolçağının, TS EN 1335 Standardı gerekliliklerini karşılayabilecek şekilde; tasarım, analiz, optimizasyon ve testleri gerçekleştirilmiştir. Kolçak modelinin tasarımı standart gerekliliklerine göre yapılarak, %50 doluluk oranına sahip olacak şekilde kolçak modeli iç hacmi için iki farklı optimizasyon çalışması yapılmıştır. Bu optimizasyon çalışmaları; kolçak iç dolgusunun homojen dağılım gösterdiği uygun dış kesit kalınlığı ile iç hücresel boyut değişiminin optimizasyon çalışması ve kolçak üzerindeki gerilimin yüksek olduğu bölgelerin dolu ile diğer bölgelerin homojen düşük yoğunluklu olarak tanımlandığı optimizasyon çalışmalarıdır. Homojen yoğunluklu optimizasyon çalışmasında; sonlu elemanlar analizi sonuçlarına göre kolçak modelinde iyileştirmeler yapılabileceği gözlenmiş; fakat belirlenen doluluk oranı ile emniyetli sınır gerilme değerlerini aşmayan uygun sonuç elde edilememiştir. Bölgesel yoğunluklu optimizasyon çalışmasında ise; sonlu elemanlar analizi sonuçlarına göre genel olarak homojen yoğunluklu optimizasyon çalışmasından daha düşük gerilme değerleri elde edilmiştir. Elde edilen model belirlenen emniyetli gerilme kriterine göre de uygun sonuç vermiştir. Uygun sonucun elde edildiği bu kolçak modelinin üretimi gerçekleştirilmiş; ardından doğrulama testlerine tabi tutulmuştur. Testler sonucunda, bölgesel yoğunluklu iç hacme sahip modelin gereklilikleri yerine getirdiği görülmüştür.

In this study; an office chair armrest produced with Fused Deposition Modeling, which is one of the additive manufacturing methods, in a way to meet the requirements of TS EN 1335 standard; design, analysis, optimization and testing were carried out. The design of the armrest model was made according to the standard requirements, and two different optimization studies were carried out for the inner volume of the armrest model, with a 50% density rate. These optimization studies; optimization study of suitable outer section thickness and inner cellular size change in which the inner armrest filling shows the homogeneous distribution, and optimization studies where the regions with high stress on the armrest are defined as full and other regions as homogeneous low density. In the homogeneous density optimization study, it was observed that small improvements could be made in the armrest model according to the finite element analysis results; however, with the determined filling ratio, an appropriate result that does not exceed safe limit stress values could not be obtained. In the regional density optimization study, generally lower stress values were obtained than the homogeneous density optimization study according to the finite element analysis results. The model obtained gave a relevant result according to the determined safe stress criteria. The production of this armrest model for which the relevant result is obtained has been realized, then it is subjected to validation tests. As a result of the validation tests, the model fulfilled the requirements.