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 Kelimeler

• Eklemeli imalat,topoloji optimizasyonu,FDM,doğrudan dilimleme

References

1. R. Rezaie, Topology optimization for fused deposition modeling process, Procedia CIRP 6 (2013) 521-526.
2. N. Gardan, A. Schneider, Topological optimization of internal patterns and support in additive manufacturing, Journal of Manufacturing Systems 37 (2015) 417-425.
3. M. Langelaar, Topology optimization of 3D self-supporting structures for additive manufacturing, Additive Manufacturing 12 (2016) 60-70.
4. Z. Tomás, G.H. Paulino, Bridging topology optimization and additive manufacturing, Structural and Multidisciplinary Optimization 53.1 (2016) 175-192.
5. M.P. Bendsøe, O. Sigmund, Material interpolation schemes in topology optimization, Archive of applied mechanics 69.9-10 (1999) 635-654.
6. M.P. Bendsøe, A. Ben-Tal, J. Zowe, Optimization methods for truss geometry and topology design, Structural optimization 7.3 (1994) 141-159.
7. H. Kawamura, H. Ohmori, N. Kito. Truss topology optimization by a modified genetic algorithm, Structural and Multidisciplinary Optimization 23.6 (2002) 467-473.
8. 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) 3749-3770.

9. 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.
10. TopOpt plugin for Rhino and Grasshopper, http://www.topopt.mek.dtu.dk/Apps-and-software/TopOpt-plugin-for-Rhino-and-Grasshopper, 2018. Erişim Tarihi: 25 Kasım