New slicing methods and support structure reduction methods in robotic additive manufacturing

Eklemeli imalat yöntemi, üretim yöntemlerinde, montaj süreçlerinde ve tedarik zincirlerinde, geleneksel üretim sistemlerini önemli ölçüde değiştirdiği için imalat sektörünün önemli bir parçası haline geldi. Eklemeli imalat, düşük adetli parçaları, birkaç saat içinde, sahada, kalıp gibi yatırım maliyetleri olmadan teslim edebilir. Eklemeli imalat, geleneksel üretim yöntemlerinde bulunan boşlukları iyileştirmek için hızla gelişmektedir. Robotların eklemeli imalata girmesiyle, yeni olasılıkların önü açılıyor. Geleneksel 3 eksenli eklemeli imalat sistemlerine kıyasla, robotlar daha büyük inşa hacimlerine, eklemeli imalat uç efektör yönünü değiştirmek için daha fazla serbestlik derecesine ve üretim sürecini manipüle etmek için uç efektörün bir kavrayıcı ile değiştirilmesi olasılığına sahiptir. Bu tez, modüler destek yapıları ve dinamik destek yapılarını sunarak eklemeli imalatta destek yapılarını en aza indirmek için yeni yöntemler önermektedir. Modüler destek yapıları çalışmasında, robotik kol, modelin gereken bölgelerine önceden imal edilmiş yeniden kullanılabilir destek yapılarını istifler. Bu yöntem kullanılarak iki model simüle edildi. Bu yöntemle malzeme kullanımı ortalama %75 oranında azaltılabilmekte ve bu da üretim süresinde kısalmaya neden olmaktadır. Dinamik destek yapıları çalışmasında, inşa yönünde yukarı aşağı hareket edebilen bir dizi pimden oluşan dinamik destek yapıları, destek görevini üstlenir. Sunulan modüler destek yapıları ve dinamik destek yapıları çalışmaları, daha hızlı üretim süreleri elde edilmesine yardımcı olur. Ayrıca kullanılan destek yapılarını azaltırlar ve böylece malzeme maliyetlerini ve malzeme israfını azaltırlar. Robot ile gelen ek serbestlik dereceleriyle parçalar düzlemsel olmayan bir şekilde de üretilebilir. Bu çalışma düzlemsel olmayan, helisel dilimleme, küresel dilimleme ve silindirik dilimleme algoritmalarını tanıtır. Bunlar algoritmalar herhangi bir karmaşık CAD modelini üretmek için kullanılabilen, minimum kullanıcı girdisi gerektiren genelleştirilmiş algoritmalardır. Sunulan dilimleme yöntemleri, erimiş filament fabrikasyon yöntemi ile parçaların üretilmesiyle doğrulanmıştır, ancak kullanımın alanı FFF ile sınırlı değildir. Helisel eklemeli imalat, küresel eklemeli imalat ve eklemeli imalat yöntemleri, parçalardaki merdiven basamağı etkisinin azaltılmasında yardımcı olur. Helisel dilimleme her katmandaki başlangıç ve bitiş noktalarındaki kusurları azaltır. Tarayıcı elektron mikroskobu ile elde edilen görüntüler, kusurlardaki azalmayı doğrulamıştır. Küresel dilimleme yöntemi, bir soğanın katmanlarına benzer şekilde, modeli küresel yüzeyler ile dilimler. Dünya modelinin üretimi ile önerilen küresel dilimleme yöntemini doğrulanmıştır. Bahsi geçen algoritmalar Matlab C++ kullanılarak kodlanmıştır. Bu algoritmalar modern ortalama bir laptopta koştuğunda iyi performans sergilemektedir. Silindirik dilimleme yöntemi, herhangi bir kompleks modeli silindirik katmanlar kullanarak dilimler. Silindirik dilimleme yöntemi, eklemeli torna yönteminin de önünü açar. Eklemeli torna malzemeyi düz plaka yerine dönen bir silindir üzerine sermektedir. Eklemeli tornalama ile destek yapıları en aza indirilir ve hatta belirli parçalar için ortadan kaldırılır. Parçanın serilme yönünün değişmesiyle parçanın mekanik özellikleri de değişmektedir. Eklemeli tornalama, geleneksel düzlemsel eklemeli imalat yöntemlerine kıyasla daha yüksek çekme dayanımlarına ulaşan parçalar üretebilir. Çekme testleri sonucunda eklemeli torna yönteminin geleneksel eklemeli imalat metotlarından %30 daha güçlü parçalar çıkarabildiği gözlemlenmiştir. Eklemeli tornada merdiven basamağı etkisinde de azalma görülmüştür. Farklı modeller ile önerilen yöntem doğrulanmıştır.