Katmanlı imalat ile hafif parça imal edebilmek için hücresel kafes yapıların geliştirilmesi

Metal eklemeli imalat teknolojileri, herhangi bir takıma gerek olmadan 3B CAD modelden direkt olarak hücresel yapılı metal parçalar üretme yeteneğine sahiptirler. Bu yetenek sayesinde medikal implant ve protez, uzay ve hava araçları gibi ulaşım sektöründe kullanılmak üzere hücresel kafes yapılarla hafif parçalar üretilebilmektedir. Açık gözenekli metal köpük yapılara benzeyen hücresel kafes yapılar, düşük yoğunluklara sahip olduklarından hafif yapıların üretimi için kullanılmaktadırlar. Bu çalışmada eklemeli imalat yöntemiyle üretilebilecek hafif mekanik parçalar tasarlanması hedeflenmiştir. Bunun için CATIA'da yeni birim hücreler geliştirilmiş ve bu birim hücreler bazı girdiler (eksen, düzlem gibi) tanımlanarak CATIA'da katalog dosyası içine şablon olarak yerleştirilmiştir. Tasarlanan hücresel kafes yapıların mekanik karakteristiklerini belirlemek için hazırlanan test parçaları Direkt Metal Lazer Sinterleme (DMLS) teknolojisi ile kobalt krom toz malzemeden üretilmiş ve basma testlerine tabi tutulmuşlardır. Hücresel kafes yapılarla hafif parçaların elde edilebilirliği ve elde edilen yapıların ağırlık ve mukavemet değerleri açısından incelenmesi amacıyla dört adet örnek parça seçilerek ANSYS analiz yazılımı ile statik yük altında eşdeğer gerilme, toplam deformasyon ve elastik birim şekil değiştirme değerleri incelenmiştir. ANSYS' den elde edilen analiz sonuçlarına göre parça üzerindeki gerilmelerin düşük olduğu bölgeler CATIA yazılımı ile boşaltılmış ve özgül mukavemet değeri en yüksek olan birim hücre ile doldurulmuştur. Orijinal parça ile hücresel kafes yapılı parçalar arasında kütle, dayanım ve maliyet yönünden karşılaştırılma yapılmıştır. Bu çalışmanın sonucunda eklemeli imalat teknolojilerinden yararlanarak yeterli mukavemete sahip hafif parçalar yapılabileceği ve mekanik parçalara uygulanabilirliği sonlu elemanlar analizleri sonucunda tespit edilmiştir.