Eklemeli İmalat Yönteminde Topoloji Optimizasyon İle Tasarlanmış Parçların Mekanik Özelliklerinin İyileştirilmesi

Abstract

Topoloji optimizasyonu, belirtilen yük koşullarını, performansı ve kısıtlamaları karşılayan makul malzeme dağılımı yoluyla optimum yapı konfigürasyonunu elde edebilen gelişmiş bir yapısal tasarım yöntemidir. Teknolojik gelişmeler ışığında topoloji optimizasyonu ve eklemeli imalat birbiri ile entegreli kullanılarak daha karmaşık ve dayanım olarak daha performanslı parçalar ortaya çıkarılmaktadır. Topoloji optimizasyonu yöntemlerinin bu kadar önemli olmasının en temel nedeni parçaların mekanik özelliklerinde kötüleşmeye neden olmadan hafifletebilmeleri ve bununla birlikte parça maliyetlerinin düşürülmesidir. Çalışmada tek kancalı ve çift kancalı poşet taşıma aparatları üzerinde topoloji optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Taguchi metodu ile parçanın çekme ve eğilme dayanımları altındaki optimum parametreler belirlenmiştir. Topoloji optimizasyonu ile parça hafifletilmesi işlemleri ANSYS programıyla gerçekleştirilmiş, normal ve optimize edilen parçalar eklemeli imalat ile üretilmiştir. Üretilen parçalar çekme cihazında test edilerek birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Test sonuçlarına göre topoloji optimizasyonu ile üretilen parçaların daha iyi sonuç verdiği görülerek çalışmanın başarısı ortaya konulmuştur. Daha ileriki çalışmalarda parça geometrisindeki iç yapıların optimizasyonları ve poşet taşıma aparatlarının tasarım geliştirmeleri yapılarak daha farklı çalışmalar oluşturulabilir.

Topology optimization is an advanced structural design method that can achieve the optimum structural configuration through reasonable material distribution that meets specified load conditions, performance and constraints. In the light of technological advances, topology optimization and additive manufacturing are being integrated with each other to produce more complex and more durable parts. The main reason why topology optimization methods are so important is that they can lighten parts without causing deterioration in their mechanical properties and thus reduce part costs. In this study, topology optimization was performed on single-hook and double-hook bag handling apparatus. The optimum parameters under the tensile and flexural strengths of the part were determined by Taguchi method. Topology optimization and part lightening processes were carried out with ANSYS program and normal and optimized parts were produced by additive manufacturing. The produced parts were tested in a tensile machine and compared with each other. According to the test results, it was seen that the parts produced with topology optimization gave better results and the success of the study was demonstrated. In future studies, different studies can be created by optimizing the internal structures in the part geometry and design improvements of the bag carrying apparatus.