Eklemeli imalatla üretilen latis yapılarının mekanik özelliklerinin deneysel ve sonlu elemanlar yöntemiyle incelenmesi

Abstract

Eklemeli imalat yöntemi ile üretim uygulamaları endüstride her yıl artarak yaygınlaşmaktadır. İmalat yöntemi dolayısı ile geleneksel talaşlı imalat yöntemine göre belirli uygulamalarda daha fazla öne çıkmaktadır. Bu uygulamalar arasında hızlı prototipleme ve karmaşık geometrili parçaların üretimi oldukça yaygındır. Latis yapılar bir diğer ismi ile kafes yapılar belirli bir hacim içerisini tekrarlı bir geometri ile dolduran şekillerdir. Bu yapıların tasarımları genellikle doğadan esinlenilmektedir bunun en yaygın örneği bal peteğidir. Latis yapıların geleneksel imalat yöntemleri ile üretilmesi çok zor veya belirli durumlarda mümkün olmadığı gibi bu yapıları eklemeli imalat yöntemleri ile üretmek oldukça kolaydır. Eklemeli imalat yöntemleri birçok alt yönteme ayrılmaktadır en yaygın yöntemlerden birisi Eritilmiş Filaman Biriktirme (FFF) genellikle plastik esaslı filament halindeki hammaddeleri eritme sıcaklığına ulaştırılıp katmanlar halinde geometrik bir şekle dönüştürülmesidir. Eklemeli imalat ve talaşlı imalat yöntemi ile üretilen aynı geometrideki ve malzemedeki iki parçanın üretim yöntemi farklılığı dolayısı ile sergilediği fiziksel dayanım özellikleri farklı olacaktır. Üretilen parçaların deneysel test sonuçları sonlu elemanlar yöntemleri ile doğrulanırken en önemli aşamalardan biri malzemenin bilgisayar ortamında doğru bir şekilde tanımlanması veya modellenmesidir. Çelik gibi yüksek dayanıma ve az uzamaya sahip malzemelerin sonlu elemanlar analizlerinde tanımlanması ve doğrulanması yüksek doğrulukla sonuçlanırken plastik gibi doğrusal olmayan yapıya sahip malzemelerin bilgisayar ortamında yüksek hassasiyet ile modellenmesi ve doğrulanması oldukça zordur. Bu çalışmada eklemeli imalat yöntemlerinden katı eriyik modelleme ile Akrilonitril Stiren Akrilat (ASA) hammaddesi kullanılarak üretilecek latis yapıların ve test numunelerinin deneysel dayanım testleri sonlu bilgisayar ortamında tanımlanacak malzeme modelleri ile yapılacak sonlu elemanlar analizleri karşılaştırılacak ve mekanik özellikleri incelenecektir.Additive manufacturing methods are becoming increasingly widespread in industry each year. Due to the manufacturing process, it stands out in certain applications like rapid prototyping and the production of complex-geometry parts. Lattice structures, also known as cellular structures, are shapes that fill a specific volume with a repetitive geometry. The designs of these structures are often inspired by nature, with the most common example being the honeycomb. While it is very difficult or, in certain situations, impossible to produce lattice structures using traditional manufacturing methods, it is quite easy to produce them with additive manufacturing methods. Additive manufacturing methods are divided into many sub-methods. One of the most common methods is Fused Filament Fabrication (FFF), which typically involves heating plastic-based filament raw materials to their melting temperature and converting them into a geometric shape layer by layer. Due to the difference in manufacturing methods, two parts of the same geometry and material produced by additive manufacturing and subtractive manufacturing will exhibit different physical strength properties. While experimental test results of manufactured parts are validated with finite element methods, one of the most important stages is the accurate definition or modeling of the material in the computer environment. While the definition and validation of materials with high strength and low elongation, such as steel, yield highly accurate results in finite element analyses, it is quite difficult to model and validate non-linear materials like plastics with high precision in a computer environment. In this study, experimental strength tests of lattice structures and test specimens produced using Acrylonitrile Styrene Acrylate (ASA) raw material with the FFF additive manufacturing method will be compared with finite element analyses performed with material models defined in the computer environment, and their mechanical properties will be investigated.