Bütünleşik eklemeli imalat ve yarımamul montaj sistemi

Abstract

Eklemeli imalat, son yıllarda hızlı bir şekilde gelişen yenilikçi bir imalat teknolojisidir. Bu teknolojinin gelişmesiyle geleneksel imalat teknikleri ile imal edilemeyen veya imal edilmesi ekonomik veya teknik sebeplerle uygun olmayan tasarımların imal edilebilmesi mümkün hale gelmiştir. Hibrit imalat sistemleri ise birden fazla imalat prosesini bir araya getirerek daha yüksek yüzey kalitesi, doğruluk ve üretim kabiliyeti sunmaktadır. Bu tezin amacı, hibrit eklemeli imalat teknolojileri üzerine odaklanarak, üretim sürecine entegre edilen montaj sistemlerinin geliştirilmesi ve bunların imalat kabiliyetlerine etkilerinin incelenmesidir. Tez kapsamında geliştirilen hibrit imalat tezgâhı, eriyik filaman imalat (FFF) tekniği ile eklemeli imalat sırasında parçanın içine somun gibi bağlantı elemanlarının otomatik olarak yerleştirilebilme kabiliyetine sahip bir sistemdir. Bu yenilikçi yaklaşım, eklemeli imalatın sunduğu tasarım esnekliği avantajını kullanırken, montaj sonrası işlemlere ihtiyaç duymadan fonksiyonel parçaların tek bir süreçte tamamlanmasına olanak tanımaktadır. Böylelikle seri üretim süreçlerinde zaman ve maliyet tasarrufu sağlarken, hata riskini de minimize etmektedir. Bu çalışmada tezgâhın tüm parçaları özgün olarak tasarlanmış ve üretimi gerçekleştirilmiştir. Özel olarak tasarlanan bileşenler hem eklemeli imalat sürecinde hem de montaj işlemi sırasında yüksek hassasiyet ve performans sağlayacak şekilde geliştirilmiştir. Tez kapsamında, dört farklı somun montaj yöntemi ve üç farklı dolgu oranında numuneler üretilmiş ve bu numuneler üzerinde çekme mukavemeti, eğilme testi ve tork dayanımı gibi mekanik performans testleri gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, dolgu oranı ve somun montaj yönteminin parça dayanıklılığı üzerinde büyük etkisi olduğunu göstermiştir. Ayrıca, eklemeli imalat teknolojisinin en önemli parametrelerinden biri olan dolgu oranının, parçanın mukavemeti üzerindeki etkileri ayrıntılı bir şekilde analiz edilmiştir. Farklı dolgu oranlarında yapılan testler, özellikle otomotiv ve havacılık sektörlerinde kullanılan fonksiyonel parçalar için kritik olan dayanıklılık ve güvenilirlik gereksinimlerine ışık tutmuştur.Additive manufacturing is an innovative production technology that has rapidly advanced in recent years. With the development of this technology, it has become possible to manufacture designs that cannot be produced using traditional manufacturing techniques or are not feasible due to economic or technical reasons. Hybrid manufacturing systems, by combining multiple manufacturing processes, offer higher surface quality, precision, and production capabilities. The aim of this thesis is to focus on hybrid additive manufacturing technologies and to develop integrated assembly systems within the production process, while examining their impact on manufacturing capabilities. The hybrid manufacturing machine developed within the scope of this thesis is a system capable of automatically placing fasteners, such as nuts, into the part during additive manufacturing using the Fused Filament Fabrication (FFF) technique. This innovative approach leverages the design flexibility provided by additive manufacturing while enabling the production of functional parts in a single process without requiring post-assembly operations. This results in significant time and cost savings in mass production processes, while also minimizing the risk of errors. In this study, all parts of the machine were uniquely designed and manufactured. The specially designed components were developed to ensure high precision and performance both during the additive manufacturing process and the assembly operations. The thesis includes the production of samples using four different nut insertion methods and three different infill rates, followed by mechanical performance tests such as tensile strength, bending tests, and torque resistance. The results showed that the infill rate and nut insertion method had a significant impact on part durability. Furthermore, the effect of infill rate, one of the most critical parameters in additive manufacturing, on part strength was thoroughly analyzed. The tests conducted at different infill rates provided valuable insights into the durability and reliability requirements critical for functional parts used particularly in the automotive and aerospace sectors.