Eklemeli imalatla üretilen parçanın ikincil işlemleri, topoloji optimizasyonu ve incelenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, eklemeli imalat teknolojilerinin mühendislik uygulamalarına entegrasyonu, iki farklı uygulama üzerinden sistematik olarak incelenmiştir. İlk uygulamada, Ti-6Al-4V (Sınıf 5 Titanyum – Grade 5 Titanium) alaşımından tasarlanan bir türbin kanadı üzerinde topoloji optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. ANSYS yazılımı kullanılarak yapılan analizler sonucunda, yapının taşıyıcı bütünlüğü korunmuş ve yaklaşık %18,5 oranında kütle azaltımı sağlanmıştır. Elde edilen optimize geometri, üretime uygunluk açısından değerlendirilmiş ve seçilen parametrelerle birlikte SLM (seçici lazer ergitme – selective laser melting) teknolojsiyle üretilebilecek nitelikte olduğu belirlenmiştir. İkinci uygulamada ise, İnkonel 718 alaşımı SLM teknolojisiyle üretilmiş, ardından frezeleme ve kuru elektro-parlatma gibi farklı yüzey işlemleri uygulanmıştır. Bu yüzey işlemlerinin numunelerin yüzey kalitesi, mikroyapı stabilitesi ve mekanik özellikleri üzerindeki etkileri karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Yüzey pürüzlülüğü ölçümleri, EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy – Enerji Dağıtıcı X-Işını Spektroskopisi) analizleri ile mikroyapısal incelemeler yapılmış, çekme testleriyle mekanik performans analiz edilmiştir. İki farklı freze parametresi uygulanan numunelerin ortalama yüzey pürüzlülüğü (Ra değeri) ilk parametre için yaklaşık olarak 0,4 µm, ikinci parametre için 0,2 µm iken kuru elektro-parlatma uygulanan numunelerde yüzey pürüzlülüğü 0,16 µm seviyelerine kadar düşürülmüştür. Mekanik testler sonucu ise her iki yüzey işlemi verilerinde yakın değerler elde edilmiştir. Her iki uygulama sonucunda, topoloji optimizasyonu ve yüzey iyileştirme stratejilerinin, eklemeli imalatla üretilen parçaların performansını artırmada etkili yöntemler sunduğu sonucuna varılmıştır. Bu sonuçlar, özellikle havacılık, otomotiv ve enerji sektörlerinde hafif yapılar, gelişmiş yüzey kalitesi ve mekanik güvenilirlik gerektiren endüstriyel uygulamalar için anlamlı bilgiler sağlamaktadır.

This thesis investigates the integration of additive manufacturing technologies into engineering applications through two distinct case studies. In the first study, topology optimization was applied to a turbine blade designed with Ti-6Al-4V (Grade 5 Titanium) alloy. Finite element analyses using ANSYS software preserved structural integrity while achieving approximately 18,5% mass reduction. The optimized geometry was evaluated for manufacturability and found suitable for production using SLM (Selective Laser Melting) under defined process parameters. In the second study, Inconel 718 specimens were produced via SLM and subjected to surface finishing methods including milling and dry electropolishing. The influence of these treatments on surface quality, microstructural stability, and mechanical performance was comparatively assessed. Surface roughness measurements, EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) analyses, and tensile tests were performed. For the two milling parameters, average roughness (Ra) values were approximately 0,4 µm and 0,2 µm, while dry electropolished specimens achieved values as low as 0,16 µm. Tensile test results showed similar strength levels between both surface finishing methods. The combined results demonstrate that both topology optimization and surface enhancement techniques can significantly improve the structural and functional performance of parts manufactured via additive methods. These findings highlight the practical advantages of integrating digital design and post-processing strategies in metal additive manufacturing. The outcomes provide valuable insight for applications in aerospace, automotive, and energy industries, where lightweight structures, enhanced surface properties, and mechanical reliability are essential requirements.