Endüstriyel tasarımda topoloji optimizasyonu ve bir uygulama

Bu çalışmada, endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılan kaldırma/taşıma aparatı incelenmiştir. Modelin ilk olarak yapısal analizi yapılıp daha sonra topoloji optimizasyonu yöntemi kullanılarak kütlesinin azaltılması hedeflenmiştir. Çalışmanın amacı, yapısal dayanımı ve güvenlik kriterlerini koruyarak malzeme kullanımını en aza indirmektir. Ölçüleri alınan aparatın tüm parçaları SolidWorks 2025 yazılımında katı modellemeleri yapılmıştır. Analizlerinin yapılması için ANSYS Workbench 2021 R2 yazılımına model aktarılmıştır. Belirlenen sınır şartları ve yüklemeler sonucunda analiz sonuçları, maksimum gerilme 118,59 MPa, toplam deformasyon 4,33 mm ve emniyet katsayısı 2,99 olarak hesaplanmıştır. Bu aşamadan sonra kütle azaltmak için hedef belirlenmiştir. Bu hedef doğrultusunda yazılımın önermiş olduğu tasarımlar incelenip, uygun olan tasarım seçilmiştir. Eksik veya bozuk yüzeyler düzeltilmiştir. Elde edilen yeni tasarıma tekrar statik analizler uygulanarak çalışma koşullarını sağlayıp sağlamadığı kontrol edilmiştir. Optimizasyon sonrası analiz sonuçları maksimum gerilme 116,81 MPa, toplam deformasyon 4,52 mm ve güvenlik katsayısı 3,03 olduğu görülmüştür. Topoloji optimizasyonu sonucunda elde edilen model ile başlangıçtaki modelin analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Analiz sonuçları incelendiğinde toplam deformasyonda sınırlı bir artış olsa da maksimum gerilme değerinde de sınırlı bir azalma olduğu görülmüştür. Analizler sonucunda güvenlik katsayısı da göz önünde bulundurularak, modelin yük taşıma kapasitesinin olumsuz yönde etkilenmediği görülmüştür. Çalışmanın analiz sonuçları ile literatürdeki benzer optimizasyon çalışmaları sonuçları karşılaştırıldığında, güvenlik katsayısına göre modelin yapısal açıdan kabul edilebilir sınırlar içinde kaldığı görülmüştür. Sonuç olarak bu çalışmada topoloji optimizasyonu ile daha hafif ve yapısal performansı korunmuş yeni bir tasarım elde edilmiştir.