Direkt metal lazer sinterleme (DMLS) yöntemi ile 3 boyutlu metal yazıcıda üretilen parçaların yüzey kalitesi, boyutsal hassasiyet ve mekanik özelliklerinin geliştirilmesi

Abstract

Bu tez kapsamında Direkt Metal Lazer Sinterleme (DMLS) tekniği kullanılarak üretilen metal parçaların yüzey kaliteleri, mekanik özellikleri ve geometrik hassasiyetlerinin iyileştirilmesi amacıyla imalat parametrelerinin detaylı olarak araştırılması ve optimize edilmesine yönelik teorik ve deneysel çalışmalar yürütülmüştür. Bu teknikte temel olarak üretilecek parçaların CAD çizimlerindeki verilerden yola çıkarak, kullanılan yüksek enerjili lazer ile metal tozları parça geometrisini oluşturacak uygun noktalarda kısmi olarak ergitilmekte ve sıvı faz sinterleme ile katı bir katman oluşturulmaktadır. Dolayısıyla ilk olarak, çalışmada kullanılacak parçaların 3 boyutlu modelleri üretim planına uygun olarak hazırlanmıştır. Üretim parametrelerinin etkilerinin tespit edilebilmesi için ikinci aşama, özellikleri test edilecek parçaların DMLS tekniği ile üretilmesidir. Tez çalışmasında kullanılan parçalar farklı parametre kombinasyonlarında EOS M290 metal eklemeli imalat sisteminde üretilmiştir. Parçaların mikroyapı analizleri, yüzey pürüzlülüğü ve yoğunluk ölçümleri tamamlanmıştır. Bu çalışmalar tezin ana amacı olan optimum parametre setinin belirlenmesi için yürütülmüştür. Ayrıca ince detaylar arasından kolaylıkla çıkabilecek kadar zayıf ancak parçayı destekleyecek kadar kuvvetli, atık miktarını ve dolayısıyla üretim maliyetlerini minimuma indirecek yoğunluktaki destek profilinin belirlenmesi için deneysel çalışmalar yürütülmüştür. Deneysel sonuçlar üretim parametrelerinin yüzey kalitesi ve yoğunluğu doğrudan etkilediğini, dolayısıyla mekanik özelliklerin de üretim parametrelerine bağlı olduğunu ortaya koymuştur. Literatürde henüz araştırılmamış olan konumlandırmanın, parçaların yüzey kalitesi üzerinde belirgin bir etkiye sahip olduğu ortaya çıkarılmıştır. DMLS ile üretilecek her tasarım için üretim veriminden ödün vermeden başarılı bir üretim sağlayacak parçaya uyarlanmış destek yapılarının tasarlanması gerektiği tespit edilmiştir.In this thesis, theoretical and experimental studies were carried out for the detailed research and optimization of manufacturing parameters to improve the surface quality, mechanical properties and geometric precision of metal parts produced using the Direct Metal Laser Sintering (DMLS) technique. In this technique, the metal powders are partially melted via high energy laser at the appropriate points based on the data in the CAD drawings of the parts to form the solid part geometry by liquid phase sintering. First stage of this study was to prepare the 3D models of the parts. The second stage was the production of the parts by DMLS technique in the EOS M290 metal additive manufacturing system using different parameter combinations. Microstructure analysis, surface roughness and density measurements of were carried out to determine the optimum parameter set. Experimental studies were carried out to determine the support profile that is weak enough to easily come out of the fine details, but strong enough to support the part, with a density that will minimize the amount of waste material and production time, and therefore production costs. The experimental results revealed that the production parameters directly affect the surface quality and density of the parts. Thus, the mechanical properties are also dependent on the production parameters. Positioning was found to have a significant effect on the surface quality. It was determined that for each unique part design, support structures adapted to that design which will ensure successful production without sacrificing production efficiency must be designed.