Seçici lazer ergitme ile üretilen kafes yapıların yarı-statik yükleme altındaki mekanik davranışlarına proses parametrelerinin etkilerinin incelenmesi
Küçük Resim Yok
Tarih
2025
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Bursa Teknik Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Kafes yapılar, hafiflik ve dayanıklılık gibi üstün özellikleri ile mühendislik uygulamalarında önemli bir yer edinmiştir. Havacılık, otomotiv ve biyomedikal sektörlerinde, bu yapılar genellikle yük taşıma, enerji emilimi ve termal yönetim gibi kritik işlevler için tercih edilmektedir. Katmanlı üretim teknolojilerindeki ilerlemelerle birlikte, bu yapılar artık daha karmaşık ve optimize edilmiş geometrilerde üretilebilmektedir. Bu bağlamda seçici lazer ergitme yöntemi, yüksek hassasiyetiyle karmaşık kafes yapılar üretmek için en uygun teknolojilerden biridir. Bu tez çalışmasında, dikey destekli yüz ve gövde merkezli kübik oktahedral (FBCCZ) ve elmas olmak üzere iki farklı kafes geometrisinin mekanik performansı incelenmiştir. FBCCZ kafes geometrisi, ana taşıyıcı kirişlerin hücrelerin yüzeyinde ve merkezinde bulunmasıyla yük dağılımını optimize ederek sıkıştırma sırasında yüksek stabilite sağlar. Dikey destek elemanları eksenel sıkıştırma dayanımını artırırken, deformasyon yönünde rijitlik kazandırır ve enerji dağılımında etkinlik sunar, bu da darbe dayanımı gereken uygulamalar için avantaj sağlar. Malzeme kullanımının azlığı, FBCCZ geometrisinin hafif ve dayanıklı olmasını sağlar. Diğer yandan, elmas kafes geometrisi, hafiflik ve yüksek dayanım arasında denge kurarak çok yönlü mukavemet sunar ve çeşitli yük türlerine karşı dayanıklıdır. Enerji dağıtımı ve absorpsiyon kabiliyeti sayesinde çarpma dayanımı gerektiren uygulamalar için idealdir. Bu çalışmada deney numuneleri seçici lazer ergitme yöntemi ile AlSi10Mg tozları ile numuneler üretilmiştir. Araştırma kapsamında tarama hızı, katman kalınlığı ve tarama boşluğu parametrelerinin kafes yapıların basma dayanımları ve enerji absorbe etme seviyeleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yapılan testler sonucunda tarama hızındaki artış FBCCZ kafes yapısındaki maksimum basma kuvvetini azaltırken, elmas kafes yapısının maksimum basma kuvvetini arttırıyor. Katman kalınlığındaki artış genel olarak maksimum basma kuvvetini azaltıyor. Tarama hızındaki artış enerji emilimini çok etkilemeyip, katman kalınlığı ve tarama boşluğu artışı genellikle enerji emilimini düşürmüştür. FBCCZ yapılarında tarama boşluğundaki artış önce basma kuvvetini artırırken daha sonra azaltıcı bir etki göstermiş, elmas yapılarda ise tersine bir eğilim gözlemlenmiştir. Genel olarak, üretim parametreleri ve kafes geometrisinin mekanik performans üzerinde önemli bir etkisi olduğu, ancak bu etkilerin farklı geometrilerde değişkenlik gösterdiği tespit edilmiştir. Anahtar kelimeler: Eklemeli imalat, Seçici lazer ergitme, Yarı-statik basma, Kafes yapılar, Enerji emilimi, Proses parametreleri
Lattice structures have gained significant importance in engineering applications due to their superior properties, such as lightness and strength. These structures are commonly used in critical functions like load-bearing, energy absorption, and thermal management in aerospace, automotive, and biomedical sectors. With advancements in additive manufacturing technologies, they can now be produced in more complex and optimized geometries. In this context, selective laser melting (SLM) is one of the most suitable technologies for producing complex lattice structures with high precision. In this thesis, the mechanical performance of two different lattice geometries, namely face and body-centered cubic with vertical struts (FBCCZ) and diamond, was investigated. The FBCCZ lattice geometry enhances load distribution by placing primary load-bearing beams on the cell faces and center, providing high stability under compression. The vertical struts increase axial compressive strength, improve stiffness in the direction of deformation, and offer efficient energy distribution, making them advantageous for applications requiring impact resistance. Additionally, minimal material usage makes the FBCCZ geometry lightweight and durable. On the other hand, the diamond lattice geometry strikes a balance between lightness and high strength, offering multi-directional strength and resistance to various load types. Due to its energy distribution and absorption capability, it is ideal for applications requiring impact resistance. In this study, experimental specimens were produced using the selective laser melting method with AlSi10Mg powders. The effects of process parameters such as scanning speed, layer thickness, and hatch spacing on the compressive strength and energy absorption levels of the lattice structures were examined. Test results showed that an increase in scanning speed reduced the maximum compressive force in FBCCZ lattice structures but increased it in diamond lattice structures. An increase in layer thickness generally decreased the maximum compressive force. While an increase in scanning speed had minimal effect on energy absorption, increases in layer thickness and hatch spacing typically reduced energy absorption. In FBCCZ structures, an increase in hatch spacing initially increased the compressive force, followed by a decreasing trend, whereas the opposite trend was observed in diamond structures. Overall, it was concluded that manufacturing parameters and lattice geometry have a significant impact on mechanical performance, though these effects vary depending on the specific geometry. Keywords: Additive manufacturing, Selective laser melting, Quasi-static compression, Lattice structures, Energy absorption, Process parameters
Lattice structures have gained significant importance in engineering applications due to their superior properties, such as lightness and strength. These structures are commonly used in critical functions like load-bearing, energy absorption, and thermal management in aerospace, automotive, and biomedical sectors. With advancements in additive manufacturing technologies, they can now be produced in more complex and optimized geometries. In this context, selective laser melting (SLM) is one of the most suitable technologies for producing complex lattice structures with high precision. In this thesis, the mechanical performance of two different lattice geometries, namely face and body-centered cubic with vertical struts (FBCCZ) and diamond, was investigated. The FBCCZ lattice geometry enhances load distribution by placing primary load-bearing beams on the cell faces and center, providing high stability under compression. The vertical struts increase axial compressive strength, improve stiffness in the direction of deformation, and offer efficient energy distribution, making them advantageous for applications requiring impact resistance. Additionally, minimal material usage makes the FBCCZ geometry lightweight and durable. On the other hand, the diamond lattice geometry strikes a balance between lightness and high strength, offering multi-directional strength and resistance to various load types. Due to its energy distribution and absorption capability, it is ideal for applications requiring impact resistance. In this study, experimental specimens were produced using the selective laser melting method with AlSi10Mg powders. The effects of process parameters such as scanning speed, layer thickness, and hatch spacing on the compressive strength and energy absorption levels of the lattice structures were examined. Test results showed that an increase in scanning speed reduced the maximum compressive force in FBCCZ lattice structures but increased it in diamond lattice structures. An increase in layer thickness generally decreased the maximum compressive force. While an increase in scanning speed had minimal effect on energy absorption, increases in layer thickness and hatch spacing typically reduced energy absorption. In FBCCZ structures, an increase in hatch spacing initially increased the compressive force, followed by a decreasing trend, whereas the opposite trend was observed in diamond structures. Overall, it was concluded that manufacturing parameters and lattice geometry have a significant impact on mechanical performance, though these effects vary depending on the specific geometry. Keywords: Additive manufacturing, Selective laser melting, Quasi-static compression, Lattice structures, Energy absorption, Process parameters
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering ; Otomotiv Mühendisliği
