Eklemeli İmalat Teknolojileri ve Kullanılan Talaşlı İmalat Yöntemleri Üzerine Yapılan Çalışmaların Değerlendirilmesi

Abstract

Son yıllarda imalat sektörüne giren ve hızla gelişen, hızlı prototipleme ve üç boyutlu (3B) baskı adlarıyla da bilinen eklemeli imalat (Eİ); geleneksel bilgisayar destekli üretimdeki talaş kaldırma yaklaşımının aksine malzemelerin katmanlar halinde birleştirilerek, üretilmesine imkân sağlayan modern bir imalat yöntemidir. Eİ yöntemi, karmaşık geometrili parçaların imalatı, hızlı tedarik ve operasyon, düşük maliyet, verimli malzeme kullanımı, montaj aşamalarının sadeleştirilebilmesi, iç kanal ve boşluklara sahip parçaların üretilebilmesi, uzaktan üretim için uygun bir imalat yöntemi olması gibi birçok avantaja sahiptir. Ancak yüksek sayılı üretimler dikkate alındığında Eİ seri üretimden daha maliyetli olmaktadır. Malzeme çeşidinin ve baskı boyutunun sınırlı olması, üretim sonrası son-işlem uygulamaları Eİ’nin diğer dezavantajları olarak karşımıza çıkmaktadır. Yetersiz yüzey kalitesi talaşlı imalat araştırmalarına ihtiyacı öne çıkarmıştır. Eİ yöntemiyle üretilen parçaların uygulama gereksinimleri karşılamak için talaşlı imalat operasyonlarına da ihtiyacı vardır. Eİ ile üretilen parçaların talaşlı imalatında ise geleneksel malzemelerden parça üretmeye kıyasla farklı işlenebilirlik özellikleri ortaya çıkabilmektedir. Bu nedenle, işleme parametrelerinin Eİ parçalarının delme özellikleri üzerindeki etkilerini araştırmak büyük önem taşımaktadır. Yapılacak araştırmalarla Eİ üretim maliyetlerinde avantaj elde edilebilir. Eİ’de eksikliği görülen alanlarda yapılacak çalışmalar her zaman olacaktır. Geleceği olan bir imalat prosesinin araştırılması ülkemizin havacılık ve savunma sanayisindeki hedefleri düşünüldüğünde önem arz etmektedir.

Keywords

• Eklemeli İmalat(Eİ),, Lazer Işını Ergitme,, Ti6Al4V,İşlenebilirlik

Evaluation of Studies on Additive Manufacturing Methods and Used Machining Methods

Abstract

Additive manufacturing (AM), which has entered the manufacturing sector in recent years and is rapidly developing, also known as rapid prototyping and three-dimensional (3D) printing names; It is a modern manufacturing method that allows the materials to be combined and produced in layers as opposed to the stock removal approach in traditional computer aided production. The AM method has many advantages such as the production of complex geometry parts, rapid supply and operation, low cost, efficient material use, simplifying assembly stages, producing parts with internal channels and cavities, and being a suitable manufacturing method for remote production. However, considering the high number of productions, AM is costlier than mass production. The limited variety of materials and print size, post-production post-processing applications are other disadvantages of AM. Poor surface quality has highlighted the need for machining research. Parts produced by the AM method also need machining operations to meet application requirements. In machining of parts produced with AM, different machinability properties may emerge compared to producing parts from traditional materials. For this reason, it is of great importance to investigate the effects of machining parameters on the piercing properties of AM parts. Advantages in AM production costs can be obtained through the researches to be carried out. There will always be studies to be carried out in areas that have deficiencies in AM. Researching a future manufacturing process is important considering the goals of our country in the aviation and defence industry.

Keywords

• Additive Manufacturing,Laser Beam Melting,Ti6Al4V,Machinability

References

1. 1. İ. Çelik, F. Karakoc, M.C. Cakir, A. Duysak, Rapid Prototyping Technologies and Application Areas, Dumlupınar Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 31:53–70, 2013.
2. 2. H.K. Sürmen, Eklemeli Imalat (3B Baski):Teknoloji̇ler Ve Uygulamalar, Uludağ Üniversitesi Mühendisli Fakültesi Dergisi, 24:373–92, 2019.
3. 3. O. Özsolak, Eklemeli Imalat Yöntemleri ve Kullanılan Malzemeler, International Journal of Innovative Engineering Applications, 1:9–14, 2019.
4. 4. B. Yalçın, B. Ergene, Endüstride Yeni Eğilim Olan 3-B Eklemeli Imalat Yöntemi ve Metalurjisi, Süleyman Demirel Üniversitesi Uluslarası Teknol Bilim Dergisi, 9:65–88, 2017.
5. 5. N. Kara, Havacilikta katmanli i̇malat teknoloji̇si̇ni̇n kullanimi, Mühendis ve Makine, 54:70–5, 2013.
6. 6. Epma. Introduction to additive manufacturing technology, a guide for designers and engineers, Eur Powder Metall Assoc., Shrewsbury, 2019
7. 7. M. Schmidt, M. Merklein, D. Bourell, D. Dimitrov, T. Hausotte, K. Wegener, Laser Based Additive Manufacturing in Industry and Academia, CIRP Ann Manuf Technol, 66:561–83, 2017.
8. 8. H. Irrinki, M. Alhofors, J. Stitzel, O. Gulsoy, Sıcak İzostatik Preslemenin Lazer-Toz Yatak Füzyon Tekniği ile Üretilmiş 17-4PH Paslanmaz Çelikler Üzerine Etkisi, 2nd International Turkish World Engineering and Science Congress, 7-10 Kasım, 2019, Türkiye.

9. 9. M.Y. Kayacan, N. Yılmaz, DMLS Eklemeli İmalatta Süreç Ve Maliyet Modeli Geliştirilmesi, Politeknik Dergisi, 22:763–70, 2019.
10. 10. M.Y. Kayacan, N. Yılmaz, DMLS ile Eklemeli İmalatta Dengesiz Sıcaklık Dağılımı ve Parçaya Etkilerinin Araştırılması, Politeknik Dergisi, 7:79–94, 2019.
11. 11. B. Duman, M.C. Kayacan, Doğrudan Metal Lazer Sinterleme / Ergitme Yöntemi ile İmal Edilecek Parçanın Mekanik Özelliklerinin Tahmini, Süleyman Demirel Üniversitesi Teknik Bilimler Dergisi, 7:12-28, 2017.
12. 12. Z. Rysava, S. Bruschi, S. Carmignato, F. Medeossi, E. Savio, F. Zanini, Micro-drilling and Threading of the Ti6Al4 v Titanium Alloy Produced through Additive Manufacturing, Procedia CIRP, 46:583–6, 2016.
13. 13. M.M. Sofu, Hızlı Direkt Imalatta Kullanılan Seçici Lazer Sinterleme ve Ergitme Cihazının Gövde Tasarımı ve İmalatı, Yüksek Lisans Tezi , Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilim Enstitüsü, Isparta, 2007.
14. 14. E. Polat, Katmanlı Lazer Ergitme Metodu İle Üretime Yönelik Düzenek Geliştirilmesi ve İşlem Parametrelerinin Etkisi, Yüksek Lisans Tezi , Ege Üniversitesi Fen Bilim Enstitüsü, İzmir, Türkiye, 2016.
15. 15. Y. Seçer, Seçici Lazer Ergitme Yöntemi ile Oluşturulan Farklı Yüzey Tekstürlerinin ve Plazma Nitrürleme İşleminin AISI 316L Paslanmaz Çeliğinin Yapısal, Mekanik ve Tribolojik Özelliklerine Etkileri, Yüksek Lisans Tezi , Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Erzurum, Türkiye, 2019.
16. 16. B. Ahuja, A. Schaub, D. Junker, M. Karg, F. Tenner, R. Plettke, A Round Robin Study for Laser Beam Melting in a Metal Powder Bed, South African J Ind Eng 27:30–42, 2016.
17. 17. S. D. Nath, H. Irrinki, M. Kearns, O. Gulsoy, S. V. Atre, Microstructure and Mechanical Properties of AISI-420 Stainless Steels Produced by Laser-Powdered Bed Fusion 2nd International Turkish World Engineering and Science Congress, 7-10 Kasım, 2019, Türkiye.
18. 18. I. Lopez-Galilea, B. Ruttert, J. He, T. Hammerschmidt, R. Drautz, B. Gault, Additive manufacturing of CMSX-4 Ni-base Superalloy by Selective Laser Melting: Influence of Processing Parameters and Heat Treatment, Addit Manuf, 30:874-899, 2019.
19. 19. H. Schönrath, M. Spasova, S.O. Kilian, R. Meckenstock, G. Witt, J.T. Sehrt, Additive Manufacturing of Soft Magnetic Permalloy From Fe and Ni Powders: Control of Magnetic Anisotropy, J Magn Magn Mater, 478:274–8, 2019.
20. 20. J. Weirather, V. Rozov, M. Wille, P. Schuler, C. Seidel, N.A Adams, A Smoothed Particle Hydrodynamics Model for Laser Beam Melting of Ni-based Alloy 718, Comput Math with Appl, 78:2377–94, 2019.
21. 21. C. Douellou, X. Balandraud, E. Duc, Assessment of Geometrical Defects Caused by Thermal Distortions in Laser-Beam-Melting Additive Manufacturing: a Simulation Approach, Rapid Prototyp J, 25:939–50, 2019.
22. 22. A. Pfaff, M. Jäcklein, K. Hoschke, M. Wickert, Designed Materials by Additive Manufacturing–Impact of Exposure Strategies and Parameters on Material Characteristics of AlSi10Mg Processed by Laser Beam Melting, Metals (Basel), 8, 2018.
23. 23. D. Rigon, G. Meneghetti, M. Görtler, D. Cozzi, W. Waldhauser, M. Dabalà, Influence of Defects on Axial Fatigue Strength of Maraging Steel Specimens Produced by Additive Manufacturing, MATEC Web Conf, 165:2–8, 2018.
24. 24. A. Hattal, T. Chauveau, M. Djemai, J.J. Fouchet, B. Bacroix, G. Dirras, Effect of Nano- Yttria Stabilized Zirconia Addition on the Microstructure and Mechanical Properties of Ti6Al4V Parts Manufactured by Selective Laser Melting, Mater Des, 180, 2019.
25. 25. J. Liu, Q. Sun, C. Zhou, X. Wang, H. Li, K. Guo, Achieving Ti6Al4V Alloys With Both High Strength and Ductility via Selective Laser Melting, Mater Sci Eng A, 766, 2019.
26. 26. G. Meneghetti, D. Rigon, C. Gennari, An analysis of Defects Influence on Axial Fatigue Strength of Maraging Steel Specimens Produced by Additive Manufacturing, Int J Fatigue, 118:54–64, 2018.
27. 27. A. Moridi, A.G. Demir, L. Caprio, A.J. Hart, B. Previtali, B.M. Colosimo, Deformation and Failure Mechanisms of Ti–6Al–4V as Built by Selective Laser Melting, Mater Sci Eng A, 768, 2019.
28. 28. T. Larimian, M. Kannan, D. Grzesiak, B. AlMangour, T. Borkar, Effect of Energy Density and Scanning Strategy on Densification, Microstructure and Mechanical Properties of 316L Stainless Steel Processed via Selective Laser Melting, Mater Sci Eng A, 770, 2020.
29. 29. Y. Holovenko, L. Kollo, M. Saarna, R. Rahmani, T. Soloviova, M. Antonov, Effect of Lattice Surface Treatment on Performance of Hardmetal - Titanium Interpenetrating Phase Composites, Int J Refract Met Hard Mater, 86, 2020.
30. 30. B. Aktimur, E.S. Gökpinar, Katmanlı Üretimin Havacılıkdaki Uygulamaları, Gazi Üniversitesi Fen Bilim Dergisi, 3:463–9, 2015.
31. 31. J. Holmberg, J. Berglund, A. Wretland, T. Beno, Evaluation of Surface Integrity After High Energy Machining With EDM, Laser Beam Machining and Abrasive Water Jet Machining of Alloy 718, Int J Adv Manuf Technol, 100,1575–91, 2019.
32. 32. G. Bonaiti, P. Parenti, M. Annoni, S. Kapoor, Micro-milling Machinability of DED Additive Titanium Ti-6Al-4V, 45th SME North Am Manuf Res Conf, 10,497–509, 2017.
33. 33. A. Bordin, F. Medeossi, A. Ghiotti, S. Bruschi, E. Savio, L. Facchini, Feasibility of Cryogenic Cooling in Finishing Turning of Acetabular Cups Made of Additive Manufactured Ti6Al4, Procedia CIRP, 46:615–8, 2016.
34. 34. S. Sartori, L. Moro, A. Ghiotti, S. Bruschi, On the Tool Wear Mechanisms in Dry and Cryogenic Turning Additive Manufactured Titanium Alloys, Tribol Int, 105:264–73, 2017.
35. 35. A. Bordin, S. Sartori, S. Bruschi, A. Ghiotti, Experimental Investigation on the Feasibility of Dry and Cryogenic Machining as Sustainable Strategies When Turning Ti6Al4V Produced by Additive Manufacturing, J Clean Prod, 142:4142–51, 2017.
36. 36. Y. Gong, P. Li, Analysis of Tool Wear Performance and Surface Quality in Post Milling of additive Manufactured 316L Stainless Steel, J Mech Sci Technol, 33:2387–95, 2019.
37. 37. S. Zhang, Y. Zhang, M. Gao, F. Wang, Q. Li, X. Zeng, Effects of Milling Thickness on Wire Deposition Accuracy of Hybrid Additive/Subtractive Manufacturing, Sci Technol Weld Join, 24:375–81, 2019.
38. 38. F. Li, S. Chen, J. Shi, H. Tian, Y. Zhao, Evaluation and Optimization of a Hybrid Manufacturing Process Combining Wire arc Additive Manufacturing With Milling for the Fabrication of Stiffened Panels, Appl Sci, 7, 2017.
39. 39. J. Dang, G. Liu, Y. Chen, Q. An , W. Ming, M. Chen, Experimental Investigation on Machinability of DMLS Ti6Al4V Under Dry Drilling Process, Mater Manuf Process, 34:749–58, 2019.
40. 40. W. Ming, J. Dang, Q. An, M. Chen, Chip Formation and Hole Quality in Dry Drilling Additive Manufactured Ti6Al4V, Mater Manuf Process, 1-9, 2019.
41. 41. H. Yıldız, Ti-6AL-4V Alaşımın Delinmesinde Kesme Parametrelerinin Delik Üzerine ve Kesici Takıma Etkisinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi , Batman Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Batman, Türkiye, 2019.
42. 42. G. Uzun, S.A. Yaşar, I. Korkut, Ti-6Al-4V Alaşımının Delinmesinde Kesme Parametrelerinin Kesme Kuvvetlerine ve Delik Kalitesine Etkisinin İncelenmesi, Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi 7:469–75, 2017.
43. 43. M. Perçin, K. Aslantas, I. Ucun, Y. Kaynak, A. Çicek, Micro-drilling of Ti-6Al-4V alloy: The effects of cooling/lubricating, Precis Eng, 45:450–62, 2017.
44. 44. T. Kıvrak, U. Şeker, Tİ-6AL-4V Alaşımının Delnmesinde M42 HSS Takımlara Uygulanan Kriyojenik İşlemin Delik Kalitesi Üzerine Etkileri, 7th International Symposium On Machining, Kasım 3-5, 2016.
45. 45. J. Nam, S.W. Lee, Machinability of Titanium Alloy (Ti-6Al-4V) in Environmentally-Friendly Micro-Drilling Process With Nanofluid Minimum Quantity Lubrication Using Nanodiamond Particles, Int J Precis Eng Manuf - Green Technol, 5:29–35, 2018.