3 boyutlu yazıcılarda topoloji ve kafes optimizasyonu ile bölgesel yoğunluk özelleştirme çalışması - Gülen, Mert
Günümüzde gelişen teknoloji ile geleneksel üretim yöntemlerinin yetersiz kaldığı durumlar oluşmaktadır. Özellikle endüstri 4.0 ve ilerleyen teknolojik gelişmeleri de düşünecek olursak eklemeli imalat oldukça önemli hale gelmiştir. Eklemeli imalat olarak birçok farklı üretim yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntemler de başta havacılık olmak üzere biyomedikal, otomotiv, inşaat gibi farklı alanlardaki ihtiyaçlara karşılamaktadır. Geleneksel üretim yöntemlerinin aksine, hızlı aksiyon alınarak karmaşık yapılar üretmek gerektiğinde eklemeli imalat yöntemlerine başvurulabilir. Bu tez çalışmasında ev kullanıcıları tarafından da oldukça tercih edilen ve yaygınlaşan FDM (eriyik yığma) yöntemi kullanılmıştır. FDM üretim yönteminde iç yapı yoğunluğu bütün hacme etki edecek şekilde değiştirilebilmektedir. Çalışmanın amacı, FDM yöntemi ile üretilen parçaların dış yüzeyini değiştirmeden iç yapısını geliştirebilmek ve özelleştirebilmektir. Bu doğrultuda topoloji ve kafes optimizasyonu ile iç yapıyı değiştirmek amaçlanmıştır. Model datası olarak araç kapı açma kolu kullanılmıştır. Model üzerinde kuvvet noktaları ve mesnetler simüle edilerek topoloji ve kafes optimizasyonu Altair Inspire programı ile analiz edilmiştir. Yapılan analizler sonucunda topoloji optimizasyonu, kafes optimizasyonu ve hibrit (kafes ve topoloji birlikte) optimizasyon türlerinin en iyi örnekleri alınarak çıktıları .stl formatında elde edilmiştir. Bu sonuçlar modelin iç yapı yoğunluğunu özelleştirebilmek için üretilmiştir. Modelleri 3D yazıcıya aktarmak için ara yazılım olarak Bambu Lab Studio programı kullanılmıştır. Çekme test için modelleri oluştururken beş farklı model karşılaştırılmıştır. Bunlar; topoloji optimizasyonu modeli, kafes optimizasyonu modeli, hibrit model, nominal iç yoğunluğu tam dolu model ve nominal iç yoğunluğu %30 olan modelidir. Modeller Bambu Lab X1-Carbon 3D yazıcı ile PLA (Polilaktik asit) malzemeden üretilmiştir. Hangi modelin en iyi kuvvet/ağırlık oranına sahip olduğunu gözlemleyebilmek için fiziki olarak çekme testleri gerçekleştirilmiştir. Her bir modelden üç numunenin ortalaması hesaplanarak sonuçlar kayıt altına alınmıştır. Yapılan testler ve analizler neticesinde topoloji optimizasyonu ile üretilen modelin en iyi kuvvet/ağırlık oranına sahip olduğu tespit edilmiştir. Topoloji optimizasyonun tam dolu parçaya göre %32 daha avantajlı olduğu görülmüş, ardından %22 ile kafes optimizasyonu ve %20 ile hibrit optimizasyon takip etmiştir.