Yönlendirilmiş enerji girdili metal katmanlı imalat yöntemi için topoloji optimizasyonu

Yönlendirilmiş enerji girdili metal yığma yöntemi (DED), serbest biçimli geometrilerin üretiminde, onarım uygulamalarında, kaplama ve yüzey modifikasyonunda ve fonksiyonel olarak derecelendirilmiş malzemelerin imalatında kullanılan bir katmanlı üretim sürecidir. Malzemeleri eriterek kaynaştırmak için odaklanmış termal enerjinin kullanıldığı bir süreçtir. Termal etkiler, DED işlemi sırasında parçalarda bozulmalara ve kusurlara neden olabilir, bu nedenle ürünlerin imalatı sırasında değerlendirilmeli ve dikkate alınmalıdır. Eritme havuzu kontrolü ve DED dolgu geometrileri de doğru tanımlanmalıdır. Bu çalışmada, geometrik desenleri tahmin etmek ve hibrit bir üretim teknolojisi olarak lokal takviyeli bir ürün oluşturmak için DED süreç parametreleri dikkate alınarak bir Yapay Sinir Ağı modeli uygulanmıştır. Döküm, ekstrüzyon ve toz yatak füzyonu gibi üretim yöntemleri için topoloji optimizasyonu üzerine birçok çalışma mevcut olmasına rağmen; DED süreci için tasarım geometrik modellerini tahmin etmede topoloji optimizasyonu yaygın olarak dikkate alınmamaktadır. Bu çalışmada, hibrit parçanın enerji, toplam kütle ve maksimum kuvvet sonuçlarını optimize eden lokal güçlendirmelerin uygun boyutları, topoloji tabanlı geometrik desenleri ve ısı kaynağı gücünü tahmin etmek için yanıt yüzey metodu (YYM) ve genetik algoritma destekli yapay sinir ağları (YSA-GA) yaklaşımları uygulanmıştır. Tek bir DED dolgu biriktirmesi, sayısal ısı kaynağı modelinin doğrulanması açısından simüle edilmiş ve DED dolgularından alınan kesitler analiz edilmiştir. DED cihazı kullanılarak bir atkı elemanını oluşturacak bir yapı üretilmiş ve bu atkı yapısı, test cihazında üç nokta bükme fiziksel koşulları altında doğrulanmıştır. Lokal olarak güçlendirilmiş atkı kirişin düz modele göre çok daha fazla enerji emilimine ve maksimum kuvvet değerlerine sahip olduğu gözlenmiştir. Sonuçlar, önerilen YSA-GA modelinin, hibrit üretim teknolojileri kullanılarak lokal güçlendirilmiş bir ürün oluşturmak adına topoloji tabanlı geometrik desenler ve süreç parametreleri oluşturmada kullanılabilecek umut verici bir yaklaşım olduğunu göstermiştir.