Topoloji Optimizasyonu Yapılmış Parçaların 3B Yazıcılar ile Doğrudan Üretilmesi

Ulaş YAMAN (Orta Doğu Teknik Üniversitesi)
Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji
2 1
Yıl: 2019 Cilt: 7 Sayı: 1 Sayfa Aralığı: 236 - 244 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.29109/gujsc.491244 İndeks Tarihi: 09-04-2020

Topoloji Optimizasyonu Yapılmış Parçaların 3B Yazıcılar ile Doğrudan Üretilmesi

Öz:
Bu çalışma çerçevesinde geliştirilen yöntem ile birlikte tasarım ve üretim akışına verilen mekanik parçaların topoloji optimizasyonu yapılmakta ve eklemeli imalat yöntemlerinden Eriyik Yığma Modellemeyi kullanan 3 boyutlu yazıcılarda doğrudan üretilebilmeleri için makine komutları üretilmektedir. Eklemeli imalat yöntemlerinin yaygınlaşmasıyla birlikte topoloji optimizasyonu yöntemlerinin uygulanabilirliği ortaya çıkmıştır. Çalışmada kullanılan Eriyik Yığma Modelleme yöntemi karışık geometriye sahip parçaların üretimi için ilk akla gelen yöntemlerden olmasa da destek malzemesi konusundaki gelişmelerle birlikte daha da sıklıkla kullanılacağı öngörülmektedir. Geliştirilen yöntemde öncelikli olarak verilen parçanın tanımlanan koşullara göre topoloji optimizasyonu yapılmakta ve sonrasında parçanın iç yapısı kabuklardan oluşacak şekilde üretim komutları oluşturulmaktadır. Bu işlemler Rhino3D bilgisayar destekli yazılımı ile birlikte çalışan ve algoritma geliştirme ortamı olan Grasshopper3D ile otomatik olarak gerçekleştirilmektedir. Yöntemin geçerliliğini ortaya koymak için farklı yaklaşımlarla üretilmiş olan yalın dayanaklı kirişler yük altında test edilmiştir. Sonuçlara göre önerilen yöntem ile üretilen kirişin ağırlık-mukavemet başarımı diğerlerine göre oldukça iyidir.
Anahtar Kelime:

Konular: Bilgisayar Bilimleri, Yazılım Mühendisliği Mühendislik, Makine Endüstri Mühendisliği İmalat Mühendisliği Bilgisayar Bilimleri, Bilgi Sistemleri

Fabrication of Topologically Optimized Parts via Direct 3D Printing

Öz:
Within the scope of this study, machine codes are generated to fabricate topologically optimized parts directly, conveyed to the design and fabrication pipeline, utilizing 3 dimensional printers employing Fused Deposition Modeling type of additive manufacturing method. As the additive manufacturing industry advanced, topology optimization methods became applicable on the parts. Although Fused Deposition Modeling, which is used in this study, is not one of the popular methods for fabricating complicated parts, it will be utilized more frequently in the near future with the help of the advancements in support materials. In the proposed methods, the parts are first topologically optimized according to the defined conditions and then the machine codes are generated to have the interior of them constructed with shell like structures. These steps are done in an automated manner on Rhino3D (computer aided design software) and its algorithmic design tool Grasshopper3D. In order to prove the advantage of the proposed method, simply supported beams are manufactured via different approaches and tested under load. According to the results of the tests, the proposed approach has much better weight-strength performance.
Anahtar Kelime:

Konular: Bilgisayar Bilimleri, Yazılım Mühendisliği Mühendislik, Makine Endüstri Mühendisliği İmalat Mühendisliği Bilgisayar Bilimleri, Bilgi Sistemleri
Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • [1] I. Gibson, D. Rosen, B. Stucker, Additive Manufacturing Technologies, Springer, New York, 2015.
  • [2] B. Aktimur, E. Gökpınar, Katmanlı Üretimin Havacılıktaki Uygulamaları, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 3 (2014) 463-469.
  • [3] R. Rezaie, Topology optimization for fused deposition modeling process, Procedia CIRP 6 (2013) 521-526.
  • [4] N. Gardan, A. Schneider, Topological optimization of internal patterns and support in additive manufacturing, Journal of Manufacturing Systems 37 (2015) 417-425.
  • [5] M. Langelaar, Topology optimization of 3D self-supporting structures for additive manufacturing, Additive Manufacturing 12 (2016) 60-70. [6] Z. Tomás, G.H. Paulino, Bridging topology optimization and additive manufacturing, Structural and Multidisciplinary Optimization 53.1 (2016) 175-192.
  • [7] M.P. Bendsøe, O. Sigmund, Material interpolation schemes in topology optimization, Archive of applied mechanics 69.9-10 (1999) 635-654. [8] E. Esener, E. Sönmez, M. Fırat, Metal Şekillendirme Proseslerinde Sac Açınım Geometrisinin Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Geliştirilmesi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 6 (2018) 79-89.
  • [9] M.P. Bendsøe, A. Ben-Tal, J. Zowe, Optimization methods for truss geometry and topology design, Structural optimization 7.3 (1994) 141-159.
  • [10] H. Kawamura, H. Ohmori, N. Kito. Truss topology optimization by a modified genetic algorithm, Structural and Multidisciplinary Optimization 23.6 (2002) 467-473.
  • [11] S.Y. Wang, K. Tai, Structural topology design optimization using genetic algorithms with a bit-array representation, Computer methods in applied mechanics and engineering 194.36-38 (2005) 37493770.
  • [12] A. Johnson, Clipper-an open source freeware library for clipping and offsetting lines and polygons, http://www.angusj.com/delphi/clipper.php, 2018. Erişim Tarihi: 22 Temmuz 2018.
  • [13] TopOpt plugin for Rhino and Grasshopper, http://www.topopt.mek.dtu.dk/Apps-andsoftware/TopOpt-plugin-for-Rhino-and-Grasshopper, 2018. Erişim Tarihi: 25 Kasım 2018.
APA Yaman U (2019). Topoloji Optimizasyonu Yapılmış Parçaların 3B Yazıcılar ile Doğrudan Üretilmesi. , 236 - 244. 10.29109/gujsc.491244
Chicago Yaman Ulas Topoloji Optimizasyonu Yapılmış Parçaların 3B Yazıcılar ile Doğrudan Üretilmesi. (2019): 236 - 244. 10.29109/gujsc.491244
MLA Yaman Ulas Topoloji Optimizasyonu Yapılmış Parçaların 3B Yazıcılar ile Doğrudan Üretilmesi. , 2019, ss.236 - 244. 10.29109/gujsc.491244
AMA Yaman U Topoloji Optimizasyonu Yapılmış Parçaların 3B Yazıcılar ile Doğrudan Üretilmesi. . 2019; 236 - 244. 10.29109/gujsc.491244
Vancouver Yaman U Topoloji Optimizasyonu Yapılmış Parçaların 3B Yazıcılar ile Doğrudan Üretilmesi. . 2019; 236 - 244. 10.29109/gujsc.491244
IEEE Yaman U "Topoloji Optimizasyonu Yapılmış Parçaların 3B Yazıcılar ile Doğrudan Üretilmesi." , ss.236 - 244, 2019. 10.29109/gujsc.491244
ISNAD Yaman, Ulas. "Topoloji Optimizasyonu Yapılmış Parçaların 3B Yazıcılar ile Doğrudan Üretilmesi". (2019), 236-244. https://doi.org/10.29109/gujsc.491244
APA Yaman U (2019). Topoloji Optimizasyonu Yapılmış Parçaların 3B Yazıcılar ile Doğrudan Üretilmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 7(1), 236 - 244. 10.29109/gujsc.491244
Chicago Yaman Ulas Topoloji Optimizasyonu Yapılmış Parçaların 3B Yazıcılar ile Doğrudan Üretilmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 7, no.1 (2019): 236 - 244. 10.29109/gujsc.491244
MLA Yaman Ulas Topoloji Optimizasyonu Yapılmış Parçaların 3B Yazıcılar ile Doğrudan Üretilmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, vol.7, no.1, 2019, ss.236 - 244. 10.29109/gujsc.491244
AMA Yaman U Topoloji Optimizasyonu Yapılmış Parçaların 3B Yazıcılar ile Doğrudan Üretilmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji. 2019; 7(1): 236 - 244. 10.29109/gujsc.491244
Vancouver Yaman U Topoloji Optimizasyonu Yapılmış Parçaların 3B Yazıcılar ile Doğrudan Üretilmesi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji. 2019; 7(1): 236 - 244. 10.29109/gujsc.491244
IEEE Yaman U "Topoloji Optimizasyonu Yapılmış Parçaların 3B Yazıcılar ile Doğrudan Üretilmesi." Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 7, ss.236 - 244, 2019. 10.29109/gujsc.491244
ISNAD Yaman, Ulas. "Topoloji Optimizasyonu Yapılmış Parçaların 3B Yazıcılar ile Doğrudan Üretilmesi". Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 7/1 (2019), 236-244. https://doi.org/10.29109/gujsc.491244
Sayfa Oluşturulma Tarihi
23-04-2024 11:10

İLETİŞİM

TÜBİTAK ULAKBİM TR Dizin

Yüzüncüyıl, İşçi Blokları Mahallesi

Muhsin Yazıcıoğlu Caddesi No:51/C

06530 Çankaya / ANKARA +90 (312) 298 92 00

trdizin@tubitak.gov.tr

TÜBİTAK ULAKBİM Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi Cahit Arf Bilgi Merkezi © Tüm Hakları Saklıdır. Gizlilik Politikası Kullanım Şartları