5.828
Arşivlenen Tez
6
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Design and analysis of harmonic drive gear system
This work incorporates sections on academic research, design, and numerical analysis of the Flex Spline, which is a component of the Harmonic Drive gear. The objective of this research is to minimize the Flex Spline component's both values of stress and weight while increasing the value of torque capacity by using an anisotropic composite material. Firstly, steel analysis was carried out for validation, and sample data from a reference work was used to validate the analysis results. Following that, the hybrid Flex Spline design was initiated, with composite material and adhesive resin utilized for bonding purposes. The composite materials were chosen to be carbon fiber and glass fiber, and the analytical findings were compared. Also, the adhesive bonding thickness was changed to evaluate the effects and the stress values were compared. Finally, the composite material was added while maintaining the steel rim thickness constant, and the results were compared to pure steel flex spline. The studies were carried out in two-dimensional static mode, using first and second order reduced integration. The values of the von Mises stress, plastic deformation, reaction force, contact stress, delamination, and natural frequency were examined. As a consequence of this working torque capacity increased by 20 % while stress values, contact force, and weight have decreased by 13.7 %, 11.3 %, and 38,5 % respectively thanks to the Hybrid Flex Spline.
Haptics-in-motion: Enhancing mixed reality workspace with dynamic encountered-type haptic display modules
Mixed reality setups with encountered-type haptic display (ETHD) can be categorized as grounded and ungrounded. Generally, grounded setups provide higher quality haptic feedback limited with smaller workspace as compared to ungrounded setups. An approach is to carry haptic modules on agile positioners. In this work, we present an immersive mixed reality setup, in which two haptic modules provide ETHD with combinations of textures and compliances. Also, a simple game is implemented to observe haptic perception. Haptic modules that match the desired texture with the desired compliance are loaded to two 2 m apart 2 m long linear positioners. Firstly, two boxes with different virtual texture-haptic compliance combinations are presented to participants repeatedly to test whether touch or vision is trusted while determining softness. Results showed that touch is preferred. Secondly, whether compliance affects the perception of textures is examined by asking participants to match three boxes (colored, textured) with three boxes on the opposite side (plain, identical) in VR according to haptic perception. Two sets of data, one with constant low compliance and one with high, were collected. Results yielded that participants distinguish textures on lower compliance more successfully. Lastly, the game is played with different compliance-texture combinations simulating six boxes on each side. It is observed that even though the success rate decreased due to the higher complexity of the task compared to the second experiment, participants expressed a higher level of entertainment. The setup enables natural encounters with different compliance-texture combinations and users responded positively about the entertainment and immersiveness of mixed reality experience with the setup.
Conventional and future prediction methods for turbine design parameters in drinking water and irrigation pipelines
This thesis aims to pioneer the utilization of untapped energy in water supply and irrigation canal lines by installing hydroelectric power plants (HEPP) with pressure reducing valves. The study presents work conducted on HEPP installation using inline pipe turbine systems on the P11 Pumping Water Conveyance Line in the Izmir region and the Akbaş HES Irrigation Canal in the Denizli region. The efforts include feasibility studies based on existing datasets and future time predictions to determine turbine characteristic values. Flow rate-time series for both pipelines were organized on a daily and hourly basis. Traditional methods were employed to transition from the time domain to the frequency domain, resulting in the creation of flow-duration curves. Design flow rate values were determined from these curves, leading to the selection of a Pelton turbine for Denizli and a Francis turbine for Izmir. The financial return to the investor and the annual energy production capacity of the system were calculated based on the design flow rate and head values determined through traditional methods. LSTM and GRU models in artificial intelligence were utilized to forecast future time series by analyzing historical data, providing insights into the historical impact on turbine design and production values. Predictions indicate an increase in flow rate and profit for the P11 Line over the next year, while the Akbaş Line exhibits a decrease in flow rate and profit in the feasibility study conducted with hourly data, and a decrease in flow with an increase in profit conducted with daily data.
Computational investigation of drag and settling behavior of micro-meso plastic particles
Plastic particles are commonly observed within fluid mediums across various natural and industrial processes. Their movement and behavior, from river sedimentation to erosion, ocean deposition, and fluidized bed particle transport, present several instances. Understanding the drag coefficient and settling velocity of these particles is vital for practical applications. This research investigates the settling behavior of spherical/non-spherical regular plastic particles through both numerical simulations and experiments conducted in a 2500 mm height and diameter of 300 mm cylindrical water test column. High-speed cameras record particle movement at a frame of 50 fps, focusing on various particle shapes including box-shaped prisms, cylinders, half cylinders, spheres, and spherical sectors. Results from the numerical simulations are validated with experimental findings and, the applicability of the numerical approach beyond controlled experimental settings demonstrated. The numerical results exhibit a maximum deviation of 17% from the experimental data. Possible factors contributing to this variation are explored and discussed.
Forming metal sheets in pure shear
Flexible metal forming studies aim to develop sustainable processes with low tool dependency. There are different ways to make a process flexible. This thesis combines different mechanics and presents a new application. The pure shear forming process contains novel mechanics that form sheet metal without thickness change. This thesis aims to develop a novel, sustainable process that can achieve sheet metal forming with no thickness change by changing only the in-plane geometry of the workpiece. The possibility is studied within the thesis with process and test design and supported with finite element analysis. Lastly, physical trials are conducted and compared with the analysis results.
Interaction of a flying robot with a human agent for transportation task
This thesis focuses on physical human-robot interaction, emphasizing coordinated movements to achieve assigned tasks, particularly in a scenario where a quadcopter is connected to a human-controlled payload. The primary goal is to perform precise tracking control of the robot's 3D position while maintaining tether tension. The thesis outlines system characteristics and a control framework, also applied in human motor learning experiments using assistive and resistive force strategies. The robot is expected to follow the human agent in synchrony. Force strategies enhance motor learning, with the resistive strategy having a more significant impact.
Machine learning based performance prediction of variable speed hydraulic turbines
Francis type turbines are reaction type hydraulic turbines widely used for energy production in the modern world. These turbines are designed to operate for many years, and thus, having a high hydraulic efficiency is of great importance. Digital twin is a digital form of a real system in a digital environment and the digital form make it possible to see the real system behaviour in digital environment. Tools such as CFD and machine learning are frequently used to create this digital replica. The digital twin structure allows the prediction of a turbine's efficiency and flow parameters under varying conditions in hydroelectric power plants. Within the scope of this thesis, CFD analyses were conducted to examine the variations in hydraulic efficiency, flow rate, and other parameters of an existing Francis-type model test turbine under different operating conditions. To validate the CFD results, a comparison was made with the existing experimental data. Synthetic data was generated through the CFD analyses to train machine learning models. Data obtained from 100 CFD analyses under different angular velocity, head, and flow rate conditions were used to train two distinct machine learning models, thus creating a digital twin structure. Trained ANN and ANFIS models were employed to predict efficiency and flow rate under different angular velocity, head, and flow rate conditions. The discussion also included considerations on optimizing efficiency by adjusting the turbine's angular velocity, particularly in response to varying flow rates and head levels in hydroelectric power plants. Keywords: ANN, ANFIS, CFD, Francis Turbine, Hydraulic Turbine
Brain-inspired robot navigation using reinforcement learning with hippocampal and striatal contributions
This study investigates the dual-system theory of navigation by developing brain-inspired "digital behavioral twins" of a mobile robot. We implemented two reinforcement learning (RL) agents in a simulated double H-maze: a Deep Q-Network (DQN) to emulate the striatal model-free (egocentric) system, and a Proximal Policy Optimization (PPO) agent for the hippocampal model-based (allocentric) system. We systematically tuned hyperparameters analogous to neuromodulators (e.g., discount factor, exploration) and evaluated navigation strategies using a probe trial paradigm where the robot's starting position was changed after training. Our results show that the DQN agent defaults to a rigid, habitual strategy, failing the probe trial. In contrast, the PPO agent develops a flexible, allocentric cognitive map, successfully navigating from the new starting point. Crucially, specific hyperparameter tuning reproduced behaviors analogous to clinical profiles: a myopic, hyper-exploratory DQN mirrored traits of ADHD, while a PPO with a less robust map showed cue-dependency akin to ASD. This work establishes a powerful computational testbed for linking RL mechanisms to the neural underpinnings of navigation and offers a novel yet minimal framework for investigating navigational deficits in neuropsychiatric disorders.
Predicting fatigue life of a mount of a device with shock absorber
All aircraft operate under vibration loads and these loads cause vibration-induced fatigue damage to the parts. Fatigue damages are dangerous because they occur suddenly without giving a warning before, for this reason they need to be carefully analyzed. In the analysis, especially the natural frequencies and dampings must be determined correctly, because when the vibration loads match with the natural frequencies, resonance is observed and this reduces the life of the part. In this thesis, the fatigue life of a mount of device with shock absorber is investigated. Flight tests were carried out in real flight scenarios to provide an input for the analysis. A modal test was performed to model the shock absorbers correctly. Vibration test was performed to prove the accuracy of the prepared finite element model and to determine the damping ratios. Fatigue analyses were performed in frequency domain with a commercial software, nCode, and the accuracy of the analysis was proven by the test.
Immersed boundary method for rotorcraft aerodynamics using openFOAM
The rotorcraft CFD literature review showed that efficient, easy to apply, and computationally less expensive methods are still a need for the design and performance predictions of rotorcraft. Immersed Boundary Method (IBM) and Virtual Blade Model (VBM) based simulations have the potential to minimize the user input and computational expense while providing reasonably accurate results. Distinctive property of the IBM method is that, the whole simulation is run on a Cartesian grid that does not conform to the solid boundary. So that, in order to define the boundary conditions, the governing equations near solid boundaries are modified. Virtual Blade Model is a validated and verified way of modeling the aerodynamics of the rotors. It provides the benefit of using Navier-Stokes equations, instead of wake modeling, without being computationally expensive. In this work, an IBM code from a different study and VBM is integrated in the finite volume based Navier-Stokes solver Open Field Operation and Manipulation (OpenFOAM) platform specifically for rotorcraft simulations. The integrated code is verified and validated with the extensively studied wind tunnel experiment of a rotorcraft in forward flight. Finally, the result is compared and discussed against body conformal methods. Although some differences are observed, it is concluded that the results are on par with the body-conformal methods.
A dummy head and neck model for both frontal and rear impacts
Dummies are calibrated test instruments used to measure human injury potential and determine dynamic behaviour of anatomical parts of the human in vehicle crashes.There are seperate dummies available for frontal and rear impacts.The problem is that rear impact dummies couldn't be used for frontal ones and vice versa.In this work, a multi body dummy head-neck model which could be used for rear impacts as well as frontal impacts was developed. To maintain its posture at rest, static equilibrium equations were defined on the model. The model was validated using cadaver and volunteer test data in the literature.
An investigation of compatibility for the passenger car fleet in head-on frontal collisions
Vehicle crash safety is an important field in vehicle design. There are customer-oriented or regulatory vehicle crash tests made to measure the crash safety of vehicles. In the frontal crash tests conducted by the US National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA), vehicles hit the full-width rigid barrier (FWRB) at constant speed (56 km/h) and the safety levels of the vehicles are measured with the data obtained with the help of sensors. Although these tests give an idea about vehicle safety, they cannot fully test real-world collisions due to the problem called incompatibility. For this reason, in this thesis, the incompatibility problem is investigated by modeling head-on frontal collisions. For this purpose, 52 vehicles with different characteristics produced between 2011 and 2018 are selected among the vehicle crash test data available on NHTSA's website. The loading and unloading stiffnesses of the front structural elements of these vehicles are estimated with a linear approximation, then a lumped-mass model is constructed for frontal head-on collisions and all possible collisions of the selected vehicles are simulated with the help of a computer software. By comparing these data with the full-width rigid barrier (FWRB) frontal impact tests, it is aimed to have an idea about the level of the incompatibility problem between vehicles. Thanks to the model used in this study, the necessary data for the initial design of vehicle safety systems can be easily obtained with a cheaper solution than real crash tests, and different test conditions can be easily tested in the computer environment.
Çark infilak analizi ve validasyonu
The rotating parts in gas turbines are expected to operate safely under different loads, such as high centrifugation, temperature, and pressure. Due to the high centrifugal forces generated at high rotational speeds, there is a risk of the parts losing their structural integrity and burst, then damaging both the engine and the aircraft. For this reason, it is vital to calculate the burst speed of related parts accurately. In this study, burst speeds are calculated for two different impeller geometries using different damage criteria. The finite element study is performed with ANSYS Workbench 2020 R2 software. Finally, the manufactured parts are tested, and the actual burst speeds are found and compared with the values obtained by numerical methods.
Artificial neural network-based design tool for the horizontal stabilizer of a helicopter
Designing a helicopter is quite difficult and complex. Every decision made in the preliminary design phase seriously impacts the further design phases of a helicopter project. Therefore, it is vital to initially make the right and logical decisions for the design. Hand calculations, finite element analyses, and structural tests are beneficial to determine the conceptual design parameters. However, it takes much time to perform many finite element analyses and hand calculations. Furthermore, testing different types of structures in the early design stages can be very costly. These time-consuming and expensive processes are repeated in the structural design stage of each various project. Therefore, an efficient solution is needed to address this problem. Artificial neural networks are powerful models that may be used to overcome this issue and to reduce the effort and time spent in the initial design phase. In this thesis, an artificial neural network-based design tool has been developed to determine the static structural characteristics of the horizontal stabilizer of a helicopter. The database required for training an artificial neural network model was created utilizing the finite element analyses of the horizontal stabilizer. These analyses were performed under the aerodynamic load for different design variables. The neural network model trained with this data was built in Python using the Keras library. The model outputs were then compared with the finite element analysis results, and the model performance was presented. Lastly, the database was reduced using the Hammersley sampling methodology, and the effect of decreasing the number of data feeding the network model was evaluated.
Finite element method correlation of damage tolerance tests for composite sandwich structures
In this study, damage tolerance and impact responses of a sandwich composite aircraft radome (radar dome) were determined numerically and experimentally at different energy levels. The sandwich composite was composed of MTM46® Quartz/epoxy prepreg as face-sheets and Flex-Core® Nomex® honeycomb as core material. For the experimental study, test specimens were prepared with the same face-sheet orientation/thickness and core thickness. Drop-weight impact tests were performed on the specimens while the impact energy changed from 10 J to 25 J (10 J, 15 J, 16 J, 18 J, 20 J, 22 J and 25 J). Within the scope of the study, it is aimed to determine and predict the damage tolerance for both the front and back face sheets. Therefore, initial tests were performed at 25 J energy level to see the impact response of test specimens for both sides. Afterward, experimental studies were continued with tests for other energy levels. The damaged regions of the coupons were measured by using image processing tools. Also, results such as force-time, displacement-time and force-displacement were obtained. Subsequently, the same tests were simulated via LS Dyna. During the simulations, the material properties obtained from the previous qualification tests were used. The main purpose of the study was to provide FEM simulation- experimental test correlation for impact energy, damaged area/geometry, force-time, displacement-time and force-displacement results.
Intelligent control of refrigerators and freezers
As the number of consumers has been growing and global warming continues to affect the environment, the refrigeration sector is becoming an increasingly important part of the global economy. Refrigeration products have recently received significant attention primarily due to their energy consumption and food safety concerns. Today, conventional controllers are used for adjusting the compressor speed to regulate the temperature in most refrigerators and freezers. This thesis aims to develop a fuzzy logic control concept that incorporates machine learning-based forecasts of the door opening events using the MATLAB 2020b Toolboxes. The performance of the smart controller was compared to conventional controllers in terms of keeping the desired minimum cabinet temperatures at optimum energy efficiency. In the first step, Bayesian neural networks, logistic regression, and decision tree machine learning techniques are investigated to predict user behavior based on the data collected from 18 households that use domestic refrigerators. The simulation study has demonstrated that logistic regression is the best method for predicting door opening events on an hourly basis after only one week of training, with more than 80% prediction accuracy. As a second step, fuzzy logic controllers are designed to regulate the configuration parameters of the main refrigerator controller based on the predicted door opening. These configuration parameters are: the maximum speed of the compressor, the air temperature setpoint, and defrost interval of the fresh food compartment for a refrigerator. In the third step, the performance of the smart controller is compared with the traditional controllers with simulation studies on a domestic refrigerator model developed in MATLAB Simscape. The model utilized for simulations has been developed based on an existing refrigerator currently in use and validated with actual laboratory tests. For sample day profiles of an inactive and active user, daily simulations of a refrigerator were performed for ambient temperatures of 16°C, 25°C, and 32°C. According to simulation results, the intelligent controller can maintain the required cabinet temperatures while achieving 2.5% and 4.5% energy gains for active user and passive user profiles, respectively. Lastly, the designed controller was integrated into a commercial freezer. The selected freezer was tested with a fixed and variable speed compressor to investigate the impact of the intelligent controller on different compressor types. Similar to the methodology applied in the simulation studies, the chosen commercial freezer was tested at 25°C ambient temperature based on the door opening profiles of active and passive users. The test results have proven that an intelligent controller can reduce the maximum package temperature by approximately 0.5-1°C and energy consumption by 5-7% compared to standard controllers for freezers with fixed and variable speed compressors.
Modelling and analysis of legged robots with temporary flight capabilities
The high obstacle-crossing potential of legged robots has made them a widely studied subject. However, the obstacles that can be overcome are generally proportional to the length of the legs. And any study that states a legged robot can overcome an obstacle higher than twice the length of the leg has not been encountered in the literature. This situation has made many researchers think about the integration of the capability of flying. Also, this thesis covers the same idea on the RHex robot, which is not studied yet. Also, no study has been presented so far in which the orientation of a RHex robot's body is controlled with the help of legs in space. The basis of this thesis is how we humans use our arms and bodies while trying to stay in balance. Similarly, the orientation of the robot's body was controlled by the reactions of the forces applied to the legs in space so that it was possible to control the magnitude and direction of the thrust vector of a thruster fixed to the robot. This means that the movements of the robot could also be controlled. In this study, an existing robot platform RHex was used. The complex geometry and dynamics of the RHex robot were not studied; instead, a 2D simplified model was obtained, and a controller with the desired transient behavior was designed by extracting and linearizing the equations of motion from of the simplified model. Then, with the help of a designed flight simulator, the designed controllers' transient behaviors and actuator efforts were examined, and their performances were evaluated.
Investigation of advanced current characteristics on expulsion formation and characteristics of resistance spot welded advanced high strength steels
In this thesis, the experiments with HSLA600 which is widely used in industry will be investigated. Single, double and triple pulse welding will be applied to the materials to obtain the biggest, homogenous nugget geometry without expulsion by increasing the current value step by step. As a final step, joints will be analyzed by macrostructure analysis, the Vickers hardness test, the lap / shear test, and the tensile fatigue test. With this thesis, it is aimed to prevent expulsion while improving the nugget's quality by using single, double and triple pulse current formation.
Thermal behavior of lithium-ion batteries under normal and abuse operating conditions
This doctoral thesis investigates the electrical and thermal behaviors of Li-ion battery cells during the normal and abnormal conditions using the experimental and modeling methods. First, various standard battery tests were conducted in the study in order to define the related electrical and thermal parameters, such as specific heat, density, and open-circuit voltage. Then both galvanostatic charge and discharge experiments were conducted at various C-rates under various operating temperatures. Besides, thermal abuse tests were performed in an oven at different operating temperatures for both completely charged and discharged cells. In addition, the electrical behavior of the cell was observed at elevated ambient temperatures. Lastly, film heater experiments were conducted to investigate the thermal runaway behavior of the Li-ion cells at various SoC values under high operating temperatures. In the modeling part, first, an axisymmetric 2-D Lumped model is developed using constant and variable internal resistance approaches to estimate the cylindrical Li-ion battery's thermal and electrical performances during various discharge rates and operating temperatures. Then, a 1-D electrochemical and 3-D thermal model was developed in order to predict the voltage and temperature variations of the Li-ion battery. Both models were developed and implemented within the framework of COMSOL. The developed model includes a large number of geometrical, electrochemical, and thermal parameters. Therefore, a comprehensive sensitivity analysis was done to obtain the optimum model input parameters. The sensitivity analysis also presented the important parameters that can significantly alter the cell's thermal and electrical performance during the discharging processes. Lastly, four main exothermic reactions were implemented into the electrochemical model so that the total heat generation during these exothermic reactions was evaluated using the Arrhenius-type temperature-dependent equations.
Experimental and numerical vibration analysis of the gun control unit column with isolator
A remote-controlled weapon system can be integrated into the naval and ground platforms. The weapon system and its sub-units are exposed to the vibration that comes from the platform on which the weapon system is fitted. The weapon system and its sub-units are expected to withstand vibration-related failure throughout its life. Therefore, the fatigue analysis is carried out for the weapon system during the design process. The system is used in the tracked military vehicle. Hence, the tracked vehicle vibration test procedure is applied to the control column by using the shaker. As a result of the test, the control column was broken from part of the base. This thesis is aimed to obtain a control column that will preserve its structural integrity after vibration test and to develop a finite element model of the weapon control unit validated with experimental modal analysis results. In the first part of the thesis, a neoprene absorber is designed and added to the structure in order to prevent fatigue damage. In the second part of the thesis, an accurate finite element model of the gun control unit is developed. At first, experimental modal analysis is performed. The experimental modal analysis result is used to create a reference model. In addition, the elasticity modulus of the neoprene is determined with the help of the tensile test. Then the finite element model is updated according to the test results, and the finite element model is validated.
Designing universal yoke structure of suspension and release system with topology optimization for fighter aircrafts
In the aviation industry, a design with a sensitive and low margin is more important than any vehicle production. Within the scope of this study, the design road map of a product intended to be used in fighter aircraft is explained and it is aimed to bring an example study to the literature of our country. Due to the maneuvers of the fighter aircraft and the environmental conditions, it was desired to find out which loads were affected on this structure. Weapon systems were selected as sample application, duties and working principles of the suspension and release systems were explained in detail. General literature and studies about ejector release units and weapons were examined, information was given about structural design and lightening studies. Then, loads on the ejector release unit and weapon due to the movements and environment of the fighter aircraft were calculated. In addition, the forces required to safely separate these weapons from the aircraft were explained and included in the process. A multi-purpose and compatible yoke structure has been considered for the purpose of carrying air-air and air-surface weapon with the same release system, which has not been applied before. The yoke structure is modeled in the SolidWorks program according to the requirements. The material selection from alternatives is aimed to be realistic in terms of our country's literature and opportunities. In the ABAQUS program, design spaces and constraints were selected and analyzed using the finite element method under different multi load cases of beyond vision missile and 1000lb bombs. Necessary weight reduction and topology optimization studies were carried out with the TOSCA module in the analysis program. The surface smoothing process was applied to this yoke structure which was optimized and lightened after the design. Different yoke design alternatives that can be considered separately for bombs and missiles were also subjected to relevant loads and the resulting stress values were examined, compared with the current results of the optimization geometry, and the multi-purpose designed structure was evaluated to be efficient. This structure, which was calculated as 705 grams after optimization, decreased to the desired weight level. In the case of maximum loading, 2 as a safety factor has been chosen for the material yield value. Since the yield strength of the material 17-4PH H1025 is 1170 Mpa, the analysis results should be less than 585 Mpa. As a result, the maximum stress in the yoke calculated as 521 MPa and this strength remained below the limit. It was concluded that this geometry would not create a risky situation for safe flight and seperation after designing with topology optimization.
Energy absorber design and analysis for military utility helicopter troop seats
In most of the helicopter platforms, usage of vertical or sideward ejection seats are not preferred since it is not practical considering the existence of the rotating main rotor blades on top and the spinning action caused by the main rotor which could yield uncontrolled behavior during jettisoning. In addition, it is not possible to provide ejection seats for each and every occupant on board. Therefore, to increase the chance of survivability of occupants, helicopter platforms and their components such as landing gear, fuselage and seats shall be designed crashworthy especially in vertical direction. Considering the importance of the seat for crashworthiness assessment, it becomes critical to investigate on seat energy absorption in a comprehensive way. According to regulations or military design standards, helicopter seats shall absorb some fraction of crash energy via plastic deformation mechanisms to save the life of the passengers during a crash. Accordingly, helicopter seats shall be qualified and shall be dynamically tested with the test scenarios provided in the applicable design standard. In this thesis study, a tube-stud type energy absorption system is designed and integrated into a simplified troop seat to verify its performance in dynamic test conditions specified by MIL-S-85510. In order to absorb the crash energy and to decrease the load transferred to the occupants to the acceptable levels, the studs plastically deform the tube and decrease its diameter. The energy absorber concept is analyzed with dynamic explicit workbench of ABAQUS® and then tested in METU Central Lab Mechanical Testing Laboratories. After the correlation of the analyses and the test results, the energy absorber system is integrated into a simplified military troop seat and then analyzed to simulate the crash test scenario. The crash pulse provided in the MIL-S-85510 is applied and the results are evaluated.
Investigation of effects of bird strike on a rotary-wing aircraft
Bird strike incidents have been important issue since begining of aviation, and importance of bird strikes increase day by day. Number of bird strike incident are going to continue increasing because of developing aviation industry and increasing air traffic. Airspeed of rotary wing aircraft changes with pitch angle. Therefore, effect of bird strikes at different airspeeds changes with not only airspeed but also impact angle. Within the scope of this study, effect of bird strike on a rotary wing aircraft was investigated and it is aimed to bring an example study to the literature of our country. After history of bird strike was mentioned chronologically, information was given about effects of bird strike incident to general aviation and helicopters which are rotary wing aircraft. Also, one helicopter crash occured because of bird strike was mentioned. After giving information about applying forces on flying helicopter and explaining how helicopters fly, impact scenarios were determined for anayses. Finite element methods were explained and compared with each other for bird strike analysis. After defining a geometry, dimensions and density of bird, analyses were done using each bird geometry using Lagrangian, SPH and ALE methods according to speed and mass given in literature. Results were evaluated and the optimal finite element method–bird shape combination was determined.Strike analyses were done using determined finite element method – bird shape combination in accordance with data of previous experimental bird strike study before analysis setup was verified. After defining impact surface, impact speed and strike angle, final analyses were done at 80, 85, 102, 110 ve 120 knots impact speeds with excluding effect of strike angle and including effect of stike anglei respectively. Finaly, effects of bird strike on a rotary-wing aircraft were investigated.
Development of a metric system to evaluate the performance of passenger cars in frontal crash tests
Passenger safety during a collision is a criterion taken into account in automobile designs. For this reason, it is aimed to design the vehicles in such a way that the people inside the vehicle, especially the driver and passengers, are least damaged in the collision. Some autonomous organizations subject new vehicles to tests to examine how well they meet criteria such as passenger and pedestrian safety before they are put on the market. The National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) is one of these organizations. It evaluates vehicle safety from different aspects since 1979 under a program called the New Car Assessment Program (NCAP) [1] and then scores vehicle safety with a "5 Star" metric evaluation together with a detailed report. Crash tests are basically created by crashing the vehicle into a determined type of obstacle at a specified speed. Mannequins equipped with sensors called dummy are placed at various points in the vehicle that will carry out the collision. The scoring system, on the other hand, is created by scaling the sensor data levels of vehicle crash performance equivalent to serious injury in dummies. In the thesis, the crash tests made in NCAP will be done by comparing the sensor data taken from different points on the vehicle and from the dummies. After this comparison, instead of a metric system that gives a single total result corresponding to vehicle crash performance, it is aimed to evaluate vehicle crash performance with two different metric systems which are vehicle structural performance and restraint system performance. In the collision scenario, full-width rigid barrier collisions, defined as "full-width rigid barrier (FWRB)" will be examined. While the structural performance of the vehicle is defined as the concepts that absorb the vehicle kinetic energy with factors such as plastic deformation, vibration and sound during the collision, restraint systems will be defined as the factors that ensure the safety of the occupant with the aid of seat belt and airbag in the collision. While aiming to create a new crash performance score based on these two separate factors, new parameters related to acceleration and speed, which have not yet been defined for vehicle safety, are determined.
Optimization of composites used in sound insulation in split type outdoor unit system with theory, modelling and experimental result
Noise reduction strategies play a critical role in enhancing the acoustic performance of heating, ventilation, and air conditioning systems (HVAC) directly influencing user satisfaction. This study explores advanced experimental and modeling methodologies to optimize multilayered soundproofing composites for use in split-type outdoor air conditioning units. Measurements were conducted in a full anechoic chamber to ensure precision and eliminate environmental interference. A comparative analysis of four composite configurations was performed, focusing on their material properties and structural designs. Results indicate that optimizing both the compressor operating frequency and the composite layering significantly improves noise reduction. The best performance was observed at 100 Hz compressor frequency using a five-layer hybrid composite, achieving an overall sound pressure level of 46.6 dB(A). Notably, tonal peaks such as the third harmonic at 325 Hz were eliminated following compressor frequency adjustment. In the high-frequency range, the five-layer S4 structure provided up to 4.9 dB additional SPL reduction at 5460 Hz. These findings confirm that a dual-domain approach which includes mechanical tuning of the compressor and acoustic engineering of multilayer composites can achieve perceptually significant improvements in HVAC noise performance. The proposed configuration is retrofit-compatible and was developed in direct response to a real-world tonal noise complaint, highlighting its practical applicability. This study demonstrates the effectiveness of integrated experimental and modeling approaches for practical and theoretical advancements in HVAC acoustics.
Mekanik alaşımlama ve sıcak presleme ile üretilen magnezyum kalsiyum alaşımlarının mikro yapı ve mekanik özelliklerinin araştırılması
Toz metalurjisi (TM), üreticilere diğer imal usullerine göre büyük avantajlar sunan bir üretim yöntemidir. Biyobozunur Mg alaşımları demir ve çinko alaşımlarına göre üstün özelliklere sahiptir. Magnezyum esaslı alaşımların yüksek bozunma hızı ve kayıpları sebebiyle kullanımları sınırlıdır. Bu çalışmada toz metalurjisi yöntemiyle üretilen biyobozunur Mg ve Ca tozlarının mekanik özelliklerini tahmin etmek için istatistiksel model CCD tasarımı kullanılarak yüksek mekanik performans sergileyen Mg-xCa alaşımları geliştirilmiştir. Anova analizi ve regresyon denklemi modelin doğruluğunu göstermiştir. Mg ve Ca tozları değişik sürelerde 11.99-14.43-18-21.5-24 saat alaşımlama işlemine tabi tutulmuş ve MA sonrası tozların tane boyut ölçümü ve SEM EDS, XRD analizleri yapılmıştır. Tozlar tek eksenli sıcak preste 46 MPa basınçta argon gazı altında vakumlu ortamda değişik sıcaklıklarda 325-370-437-504-549°C basılmış sinterlenmiş ve blok numuneler haline getirilmiştir. Mg-xCa alaşımlarının mikroyapıları, mekanik özellikleri basma dayanımları, yoğunluk değerleri ve sertlikleri birbirleri ile kıyaslamalı olarak incelenmiştir. İkincil faz Mg2Ca'nın artan Ca oranıyla beraber attığı gözlemlenmiştir. Mg-xCa alaşımlarının basma değerleri 251MPa sertlikleri 146 Brinell ve yoğunluk değerleri 1.7 g/cm3 olarak tesbit edilmiştir. Mg-xCa alaşımları saf Mg'ye göre üstün performans sergilemiştir.
Paslanmaz çelik-galvanizli çelik çiftinin elektrik nokta direnç kaynağında kaynak parametrelerinin kaynaklı birleştirmenin dayanım ve mikroyapı özellikleri üzerine etkisi
Bu tezde mimari, mutfak gereçleri, otomotiv endüstrisi, savunma ve havacılık sanayi gibi birçok alanda kullanım yeri olan ostenitik ve ferritik paslanmaz çelik ve yine çok farklı endüstriyel alanlarda yaygın kullanımı olan galvanizli çeliğin elektrik nokta direnç kaynağı ile birleştirilme noktasının dayanım, sertlik ve mikroyapı incelemesi yapılmıştır. Elektrik nokta direnç kaynağında elektrotlardan geçen akım, elektroların iş parçasıyla temasını sağlayan kuvvet ve kaynak zamanı en temel önemli faktörlerdir. Bu faktörlerin birbirleri ile kombinasyonları ve uygulanma miktarları kaynak kalitesini belirler. Kaynağın kalitesi birleştirilecek parçaların mekanik dayanımına doğrudan etki eder. İlgili kaynak parametrelerin ostenitik, ferritik ve galvanizli çelikler üzerinde dayanım, sertlik ve mikroyapı özellikleri incelenerek uygun kaynak parametrelerinin belirlenmesi hedeflenmiştir. Anahtar sözcükler: Ostenitik paslanmaz çelik, ferritik paslanmaz çelik, galvanizli çelik, elektrik nokta direnç kaynağı, kaynak akımı, kaynak süresi, çekme-makaslama dayanımı, sertlik, mikroyapı.
Şehir içi ulaşımda enerji verimliliği ve çevre kirliliği açısından elektrikli otobüs kullanımının araştırılması: İzmir örneği
Bu çalışmada, toplu taşıma araçlarında giderek önem kazanan elektrikli tahrik sistemleri hakkında genel bir değerlendirmeye yer verilmiştir. Bu sistemler, enerji verimliliği ve çevre açısından fosil yakıtlı sistemlere önemli bir alternatif teşkil etmektedirler. Çalışmanın amacı, toplu taşıma araçlarında elektrik enerjisinden yararlanan sistemlerin dünyada ve İzmir özelinde Türkiye'deki durumunu ortaya koymaktır. Bu kapsamda, batarya teknolojisi, araç türleri hakkında detaylı bilgi verilerek; daha sonra bu sistemlerin dünya'da ve İzmir özelinde yapılan saha uygulamalarının, çevresel etkileri ve enerji verimliliği açılarından mevcut ESHOT filosunda bulunan dizel tahrik sistemli araçlar ile karşılaştırmaları yapılmıştır. Ayrıca gelecek dönemde bu tür yatırımların planlamasında dikkate alınması gereken konularla ilgili önerilere yer verilmiştir.
Parabolik güneş kolektörlerinde enerji ve ekserji analizi
Çalışma kapsamında bir parabolik güneş kolektörünün enerji ve ekserji analizleri teorik olarak gerçekleştirilmiştir. Öncelikle, termodinamik analizlerin gerçekleştirilebilmesi için gerekli denklemler verilmiş ve bilgisayar programında hesaplama algoritmaları oluşturulmuştur. Daha sonra oluşturulan modelin hesaplarının geçerliliğinin test edilebilmesi için deneysel testler ile kontrolü yapılmıştr. Son olarak geometrik olarak belirlenen bir parabolik güneş kolektörünün, enerji ve ekserji analizlerinin uygun olarak yapılabilmesi için bir sentetik yağ, erimiş tuz ve hava akışkanları kullanılmıştır. Ayrıca hava akışkanı, atmosfer basıncında ve 100 bar basınçta olmak üzere iki farklı basınçtaki varyasyonları kullanılmıştır. Böylelikle sıvı ve gaz akışkanların arasındaki farklar termodinamik olarak incelenirken, diğer yandan da havanın farklı basınçlarındaki termodinamik özellikleri de analiz edilmiştir. Sonuç olarak, sıvı akışkanların havaya göre, enerji performansının daha iyi olduğu gösterilmiştir. Ek olarak sıvı çalışma akışkanları, özelllikle 315 °C'den sonraki giriş sıcaklığından sonra, ekserji performanslarının da havaya kıyasla daha iyi performans sergilediği görülmüştür. Ayrıca, havanın atmosfer basıncından 100 bar basınca yükseltilmesi ile havanın termodinamik özelliklerinde iyileşmeler olmuştur ve böylelikle ekserji ve enerji performanslarında artışlar elde edilmiştir.
Katı oksit yakıt pili elektrotlarının mikroyapısal optimizasyonu
Bu tez kapsamında katı oksit yakıt pili (KOYP) anot destek tabakası (ADT) mikroyapısal özelliklerinin hücre performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Elektrokimyasal reaksiyonların meydana geldiği anot fonksiyonel tabaka (AFT) ile birlikte iki katmandan oluşan KOYP anot mikroyapıları açık kaynak bir yazılım yardımı ile sentetik olarak üretilmiştir. Sadece ADT mikroyapı parametrelerinin etkisinin incelenmesi için farklı partikül boyutu, hacimsel oran ve gözenekliliğe sahip ADT tabakaları aynı özelliklere sahip bir AFT ile birleştirilmiştir. Performans belirleyici parametre olarak seçilen üçlü faz sınırı (ÜFS) yoğunluğu her bir tabaka ve toplam anot için sayısal olarak hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar ADT mikroyapısının reaktant gazın beslenmesi ve üretilen akımın toplanması durumlarını etkilediği için hücre performansı üzerinde önemli bir etkisinin olduğunu ve bu nedenle dikkatli bir şekilde tasarlanması gerektiğini göstermiştir.
Effect of loading rate on fracture of NiTi
This thesis studies the effect of loading rate on fracture behavior of Shape Memory Alloy (SMA) NiTi. First, Differential Scanning Calorimetry (DSC) are used to obtain the phase transformation temperatures of NiTi. Then series of tensile tests are performed for determining the mechanical properties under different loading rates. Next, fracture tests under increasing loading rates are conducted using pre-cracked, Mode-I Compact Tension (CT) specimens and critical stress intensity factors are calculated using the empirical equations proposed by ASTM E399 assuming that Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM) is applicable. Then, displacement field obtained with the Digital Image Correlation (DIC) technique is used for stress intensity factor (SIF) calculations. Phase transformation region extension along the crack is estimated with DIC measurements and is compared to the analytical calculations. Analytical calculations for phase transformation region size are carried out using SIFs obtained from DIC and from the empirical equations of ASTM E399. Finally, using material properties obtained from tensile tests and the results of fracture tests, Finite Elements (FE) models are built to calculate the phase transformation regions. Using the J contour integrals, stress intensity factors are estimated using LEFM relations. Using the displacement field obtained from the FE models, SIF values are calculated and the Crack Mouth Opening Displacement (CMOD) values are obtained from the FE models.
Uzatılabilir difüzörlü 10 kn'luk LOX/RP-1 yakıtlı roket motorunun tasarımı ve analizi
Bu çalışma, farklı basınç koşullarında sabit roket difüzörlerinin davranışını inceleyerek sıvı roket motorlarının tasarımı, performansı ve genleşme aşamaları hakkında önemli bilgi sunar. Deniz seviyesinde tam genleşme kullanarak itki performansını artırma olanağı gözlenmiştir. Sabit difüzör yapılı roket motorunun boyu kısaltılarak deniz seviyesinde tam genleşme sağlanmış, ardından 10 km yükseklikte uzatılabilir difüzörle tam genleşme elde edilmiştir. Uzatılabilir difüzör yapısına sahip roket motoru deniz seviyesinde 9867 N itki üretirken sabit difüzör yapısına sahip olan 9002 N itki üretmiştir. Bu sonuçlar, uzatılabilir difüzör yapısının hedeflenen itki değerine daha yakın olduğunu ve tasarım amacını etkili bir şekilde yansıttığını gösterir. Ayrıca, 10 kN itki kapasiteli sıvı çift yakıtlı roket motorunun tasarımı, uzatma mekanizması da dahil, geliştirilmiş, üretimi CNC işleme teknikleriyle planlanmış ve entegrasyonu kaynak yöntemiyle gerçekleştirilebilmektedir. Python 3 tabanlı kullanıcı dostu bir grafik arayüzüyle itki odası tasarımı kolaylaştırılmıştır. Geliştirilen programı kullanılarak itki odasının difüzörü tasarlanmıştır.
Mikron boyutlu dolgu maddelerinin poliüretan ayakkabı tabanlarının mekanik özelliklerine etkisi
Bu çalışmada, poliüretan ayakkabı tabanı üretiminde polyol/izosiyanat oranının, kalıp sıcaklığının, polyol dolgu maddesi boyut ve oranının mekanik özellikler üzerindeki etkileri incelenmiştir. İzosiyanatın yoğunluğuna yakın olması dolayısıyla, dolgu maddesi olarak ponza tercih edilmiş olup; 2 farklı boyutta ponza taşı tozu 4 farklı oranda eklenmiştir. Ayakkabı iç kalıbı oluşturmak için, PVC iç kalıp imalat firmasından tedarik edilen spor kalıp doktora çalışması kapsamında bilgisayar ortamına aktarılıp taban tasarımı yapılmış ve yapılan taban tasarımına uygun metal kalıp tasarımı yapılarak imalatı gerçekleştirilmiştir. 3 farklı polyol/izosiyanat oranı, 3 farklı kalıp sıcaklığı, 2 farklı boyutta dolgu malzeme ve 4 farklı oranda dolgu malzemesi kullanılarak elde edilen numunelerin FTIR ve EDX analizleri yapılmış; yoğunlukları hesaplanmış; çekme testi, sıkıştırma enerjisi testi, aşınma testi, esneme direnci testi yapılmış; su emme oranı belirlenmiş ve SEM incelemesi yapılmıştır. Yapılan test ve analizler sonucunda, çalışılan değerler içinde 50/50 polyol/izosiyanat oranının ve 50 ℃ kalıp sıcaklığının avantaj sağladığı belirlenmiştir. Farklı oranlarda ve boyutlarda dolgu maddesi kullanımıyla elde edilen numunelerde, kullanılan oran ve boyuta göre numunelerin çekme dayanımında, sünekliğinde, sıkıştırma enerjisinde, esneme direncinde, aşınma direncinde, su emme oranında önemli değişimler gözlemlenmiştir. Poliüretan ayakkabı tabanında istenilen özelliklerin elde edilmesinde, dolgu oranı ve boyutunun önemli bir etkisi olduğu belirlenmiş olup; bu etkiler tez kapsamında sunulmuştur.
Taşıt fren balatalarında katı yağlayıcı olarak grafit, molibden disülfit ve boron nitrit kullanımının frenleme performansına etkisinin araştırılması
Otomobillerde kullanılan fren sisteminin en önemli bileşeni olan fren balataları kompozit malzeme olduğundan içeriğine eklenen malzemeler farklı katkılar sağlamaktadırlar. Balata içeriğinde bulunan malzemelerin sadece performans açısından katkı sağlaması yetmemekte, kullanıldığında çevreye en az zararı vermesi veya sıfır karbon ayak izini sağlaması beklenmektedir. Ülkelerin ve global kuruluşların balata içeriğine eklenen ve kullanıldığında çevreye zararlı olan malzemeleri yasaklaması (asbest vb.) üreticilerin bu konuda daha sürdürülebilir, çevreci, verimli ve performans açısından alternatif olan malzemelerin kullanımına yöneltmektedir. Balata içeriğinde katı yağlayıcı olarak kullanılan Grafit, karbon bazlı bir malzeme olduğu için çevreye vereceği zarar da kaygı yaratmaktadır. Bu çalışmada balata içeriğinde katı yağlayıcı olarak Grafit, Molibden Disülfit ve Boron Nitrit kullanılarak 9 adet farklı numune ve katı yağlayıcı yerine dolgu malzemesi eklenerek 1 adet referans numunesi üretilmiştir. Katı yağlayıcıların kütlece oranları %3, %6 ve %9 olacak şekilde numuneye eklenerek malzemelerin performansa etkisi değerlendirilmiştir. Toz metalürjisi yöntemi kullanılarak üretilen malzemeler belirli formülasyonlarda bir araya getirilerek, ön şekillendirme ve presleme işlemleri uygulanmıştır. Fren olayının simüle edilmesi için sürtünme test düzeneğinde gri dökme demirden imal edilmiş fren diski kullanılmıştır. Test düzeneğinde, belirli parametreler sağlanarak (basınç, sıcaklık, süre ve diskin dönme hızı) numunelerden sürtünme katsayısı verileri elde edilmiştir. Balata numunelerinin özgül aşınma oranı, sertlik ve yoğunluk gibi malzemeye ait olan fiziksel özellikleri belirlenmiştir. Sürtünme testinden sonra numunelerin aşınan yüzeylerinin mikro yapısı Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Yapılan çalışmada katı yağlayıcı olarak eklenen Molibden Disülfit ve Boron Nitrit numuneleri, Grafit'e göre yakın sürtünme performansları göstermiştir. Kütlece %3 oranında Grafit eklenen numune en iyi sürtünme katsayısı ortalamasına sahip olmuştur. Bunun ardından sırasıyla referans numunesi ve kütlece %9 oranında Molibden Disülfit eklenen numune en iyi değerlere sahip olmuşlardır.
Fren sürtünme kompozitlerinde bakır yerine Fe-Al alaşımı kullanımının tribolojik özelliklere etkisi
Fren sürtünme kompoziti olarak kullanılan bakır materyalinin zararlı etkilerinden ötürü, araştırmalar yeni malzemelerin çalışılması gerektiğini göstermektedir. Bu hususta fren balatalarında kullanılan kompozit malzemeler özellikleri bakımından tek tek incelenmiş ve bir balatanın sürtünme karakteristiğine etkileri araştırılmıştır. Yapılan literatür çalışmaları sonucunda verimli olabileceği düşünülen oranlarda malzemeler belirlenmiş ve ön testler yapılarak balata kompozit malzemeleri seçime dahil edilerek oluşturulmuştur. Bakır yerini alabilecek malzeme olarak Fe-Al alaşımı ısıl iletkenliğinin iyi olması, termal stabilite görevini bakır yerine üstlenebilecek potansiyelde olması ve sürtünme karakteristiğinin balatada optimum seviyede seyretmesi sebepleri ile seçilmiş olup %4 ve %12 oranlarında iki adet numune elde edilerek, aynı oranlardaki bakırlı numuneler ile kıyaslanmıştır. Balatada hem bakır hem de Fe-Al alaşımının yer almadığı bir adet baz numune üretilerek bu numuneye göre balata verimleri referans edilmiştir. Toplamda 5 adet balata numunesi üretilerek testlere tabi tutulan bu tez çalışmasında elde edilen sonuçlara göre, bakır numunesi %4 oranında verimli iken %12 oranında sürtünme katsayısında düşüş göstermiştir. Bakırın yerini alması istenen Fe-Al alaşımı, bakır numunelerine göre daha verimli sonuçlar vererek çalışmanın olumlu seyrini sağlamıştır. En iyi sürtünme katsayısının olduğu balata numunesi %4 oranda Fe-Al içeren çalışma olup, yüksek sıcaklıklarda ısıl iletkenliği sağlayarak ve balatanın sıcaklığını optimum seviyede tutarak frenlemenin verimli olmasına katkıda bulunmuştur.
Faz değiştiren malzeme içeren fotovoltaik ısıl sistemin deneysel ve teorik incelenmesi
Yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelimin giderek arttığı günümüzde, bu enerji kaynaklarından faydalanmak için yeni yöntem ve teknolojiler geliştirilmektedir. Bu tez çalışması kapsamında, monokristal yapılı 3 adet PV panel kullanılmıştır. Bu panellerden 2 tanesi aynı donanımlar kullanılarak ve aynı teknik özelliklerde PV/T sistem olarak tasarlanmıştır. Geleneksel PV panel ile içerisinde farklı ısı transfer akışkanları dolaştırılan PV/T sistemler aynı yön ve eğim açısında deney düzeneğinde yan yana yerleştirilerek performansları deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Tasarlanan PV/T sistemler ile elektriksel verim artmış ve aynı zamanda birçok alanda kullanılabilecek sıcak su elde edilmiştir. Deneylerde ısı transfer akışkanı olarak su ve Mobilterm 605 yüksek performanslı ısı transfer yağı kullanılmıştır. Deneyler 0,007 kg/s ve 0,0187 kg/s kütlesel debilerde yapılmıştır. Tasarlanan PV/T sistemlerin, normal bir PV panel ile elektriksel verimleri karşılaştırıldığında yaklaşık %4 oranında farkla birbirlerine çok yakın olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, sistemden elde edilen ısı enerjisinin depolanması ile yaklaşık 25 ℃ olan şebeke suyunun deneyin ilk aşamasında set-1'de depolanan su sıcaklığını %87 oranında arttırdığı, set-2'de ise bu oranın %96 olduğu görülmüştür. Saat 16:00'da başlayan deneyin ikinci aşamasında ise yaklaşık 25 ℃ olan şebeke suyunun her iki deney setinde de saat 22:30 ile 23:00 arasında depolanan su sıcaklığını yaklaşık %50 oranında arttırdığı görülmüştür. Bu depolanan su tüketilmez ise ertesi gün saat 08:00 'da set-1'de depolanan suyun sıcaklığı çevre sıcaklığında ölçülürken, set-2'de depolanan suyun sıcaklığı 32 ℃ olarak ölçülmüştür. Matematiksel ısıl model sonuçlarına göre sistemleri ısıl verimleri deneysel sonuçlar sonucu hesaplanan ısıl verimden yaklaşık %8 daha fazladır. Burada kaynaklanan bu fark bazı parametrelere bağlı değişiklik göstermektedir. Bu parametreler matematiksel ısıl model denklemlerinin çözümü için simülasyon programına tanıtılan sistem donanımlarının ısı iletim katsayılarıdır. Daha sonra, matematiksel elektriksel model sonuçlarına göre sistemlerin elektriksel verimleri deneysel verilere göre hesaplanan elektriksel verimden yaklaşık %12 daha fazladır. Geliştirilen model ile ışınım, sıcaklık, seri direnç, ideallik faktörü ve seri, paralel hücre sayıları gibi parametrelere bağlı olarak akım ile gerilim (IPV-VPV), güç ile gerilim (PPV-VPV) eğrileri elde edilmiştir.
İki boyutlu malzemeler, metal hidrürler ve kompozisyonlarının hidrojen depolama potansiyelinin araştırılması
Tez kapsamında, farklı basınçlarda yığın formda ve sıvı faz ayrıştırma yöntemiyle tabakalarına ayrıştırılmış iki boyutlu malzemeler ile kompozisyonlarının, 1, 3, 5, 7, 9 bar hidrojen basıncında hidrojen depolama özellikleri incelenmiştir. Aynı zamanda metal hidrür grubunda yer alan LiH, NaH, bilyalı öğütülmüş LiH ve NaH gibi malzemelerin hidrojen depolama özellikleri aynı basınçlar altında incelenmiştir. Bu bağlamda sıvı faz ayrıştırma yöntemiyle tabakalarına ayrıştırılmış iki boyutlu malzemelerin ve bilyalı öğütülmüş metal hidrürlerin hidrojen depolama yeteneklerinin arttığı belirlenmiştir. Ayrıca hidrojen basıncı artışıyla birlikte tüm malzeme grupları için hidrojen depolama kapasitelerinin arttığı belirlenmiştir. Kompozisyon oluşturma ile birlikte hidrojen depolama performansı MoS2+grafen için artmıştır. Çalışmada aynı zamanda çeşitli malzemelerin PEM yakıt hücresi uygulamalarındaki performanslarını incelemiştir. Bu çalışma, iki boyutlu malzemelerin ve kompozisyonlarının hidrojen depolama için potansiyel malzemeler olduğunu göstermektedir. Elde edilen sonuçlar, hidrojen depolama teknolojilerinin geliştirilmesine katkıda bulunabilecek niteliktedir.
Çatı üzeri güneş enerjisi santralleri için teknik, ekonomik ve çevresel değerlendirme
Bu çalışmada, Türkiye'nin yedi farklı coğrafi bölgesinden farklı şehirler (İstanbul, Trabzon, İzmir, Adana, Niğde, Malatya, Mardin) seçilerek, bu şehirlerde kurulması planlanan çatı üzeri güneş enerjisi santrallerinin teknik, ekonomik ve çevresel açıdan değerlendirilmesi analiz edilmiştir. Çalışmada konuma özgü veriler (güneş radyasyonu, sıcaklık vb.) incelenmiş, analizlerde PVsyst programı kullanılmıştır. Araştırmanın amacı, Türkiye'deki güneş enerjisi potansiyelini özellikle çatı üstü güneş enerji santralleri açısından incelemek ve bu sistemlerin uygulanabilirliğini çeşitli yönleriyle ortaya koymaktır. Çalışmada ele alınan santrallerin ülke genelindeki fizibilitesi detaylandırılmıştır. Tez çalışması kapsamında elde edilen veriler doğrultusunda, çatı üstü güneş enerjisi santrallerinin Türkiye genelinde yaygın olarak kullanılması halinde, ülkenin ekonomik kalkınmasına önemli katkılar sağlayabileceği sonucuna ulaşılmıştır. Bu santrallerin enerji üretimi, çevresel sürdürülebilirlik ve ekonomik faydalar açısından büyük bir potansiyele sahip olduğu görülmüş, bu potansiyelin doğru bir şekilde değerlendirildiğinde ülkenin enerji bağımsızlığına ve sürdürülebilir kalkınmasına önemli katkılarda bulunabileceği öngörülmüştür.
Mikro-tüp katı oksit elektrolizör geliştirilmesi
Bu tez kapsamında, mikro-tüp katı oksit elektroliz (MTKOE) hücrelerinin buhar ve oksijen elektrotlarının optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Ayrıca buhar elektrodu malzemeleri, katı oksit yakıt pili (KOYP) anot destek imalatı sırasında ortaya çıkan üretim atıklarının geri kazanımından sağlanmıştır. Elde edilen çeşitli geri kazanılmış tozlar, daha sonra şerit döküm-izostatik pres ve ekstrüzyon yoluyla KOYP anot destek mikrotüpleri üretmek için kullanılmıştır. Mikrotüp KOYP hücreler bu destekler üzerine diğer tabakaların daldırma kaplama yöntemiyle kaplanmasıyla inşa edilmiştir. Elektrokimyasal performansların karşılaştırmalı analizlerinin yanı sıra mikroyapısal incelemeler, geri kazanılmış tozlardan ve ticari tozlardan yapılan destekler ve hücreler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, geri kazanılan tozlardan imal edilen anot desteklerin ticari tozlardan yapılanlarla karşılaştırılabilir elektrokimyasal performanslar sergilediğini ortaya koymuş ve önerilen geri kazanım stratejisinin etkin olduğunu göstermiştir. MTKOE çalışmaları kapsamında ekstrüzyon metodu ile geri kazanılan tozlardan buhar elektrot destek tabakaları üretilmiştir. Bu destekler üzerine daldırma kaplama yöntemi ile diğer hücre katmanları kaplanmıştır. Elektrot aktif tabakaları için bileşim, sinterleme sıcaklığı ve gözenek yapıcı miktarının etkisi test ve karakterizasyon çalışmaları ile incelenmiş ve söz konusu parametreler yüksek performans için optimize edilmiştir.
Pervanesiz fan tipi hava jeti itki sistemlerinin incelenmesi
Bu tez çalışmasında, dairesel geometriye sahip ve 30 mm, 40 mm, 50 mm iç çapa; ayrıca 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm ve 0,7 mm yarık genişliğine sahip olacak şekilde tasarlanıp üretilen 10 farklı pervanesiz fan modelinin, farklı debi değerlerindeki itki kuvveti ölçümleri ve akış görüntüleme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. İtki kuvveti ölçümü iki aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada 150, 200, 240, 280, 320, 360,400 ve 440 SLPM debi değerlerinde modellerin itki kuvveti ölçülmüştür. Ardından 2000 mbar sabit giriş basıncı altında modellerin itki kuvveti ölçümü gerçekleştirilmiştir. Yapılan iki çalışma benzer sonuçlar vermiş olup yarık genişliğinin ve iç çap değerinin azalmasıyla birlikte itki kuvvetinin arttığı tespit edilmiştir. Akış görselleştirme çalışması ise 150 SLPM, 300 SLPM ve 450 SLPM debi değerlerinde yapılmıştır. Yapılan çalışmada yarıktan çıkan akış hızının artmasıyla fanın ön tarafından emilen hava miktarının arttığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, Aynı yarık genişliğine sahip modellerde iç çapın azalmasıyla ve aynı iç çapa sahip modellerde yarık genişliğinin artmasıyla akışın yatayda daha düşük açı yaparak uzun mesafe yol aldığı saptanmıştır.
c-Si heteroeklem/perovskit tandem güneş hücrelerinin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
c-Si SHJ ve perovskit tandem güneş hücrelerindeki en son ilerlemeler, hem üst hem de alt hücre katmanlarının optimizasyonuna, yenilikçi malzemelerin entegrasyonuna ve alt katman olarak kullanılan silisyum hücre türlerinin çeşitlendirilmesine yönelik çalışmalarla ivme kazanmıştır. Bu çalışmada, c-Si SHJ/perovskit tandem güneş hücreleri üzerine alt ve üst hücrenin geliştirilmesi ve karakterizasyonu yapılmıştır. Alt hücreyi oluşturan c-Si heteroeklem güneş hücresinin önemli bir katmanı olan ITO'nun O2 oranı ve sıcaklık optimizasyonu yapılarak karakterize edilmiştir. Üst perovskit hücrede ise tüm katmanlar solüsyon bazlı hazırlanıp dönel kaplama yöntemiyle üretilmiş ve karakterize edilmiştir. Monolitik c-Si Heteroeklem/Perovskit Tandem hücre yapısını oluşturmak için birinci adımda ITO filmler, oda sıcaklığı (RT) ile 250°C arasında değişen sıcaklıklarda magnetron püskürtme kullanılarak biriktirilmiş ve ideal ITO filmi için en uygun sıcaklık 200°C olarak belirlenmiştir. İkinci adımda ise bu ideal sıcaklıkla üretilen alt hücre üzerine geliştirilmiş perovskit üst hücre katmanları üretilerek tandem hücre yapısı tamamlanmıştır. Alt ve üst hücrenin Tandem-200 konfigürasyonunun verimliliği %16,74 olarak ölçülmüştür.
Katı oksit yakıt pilleri için seramik elyaf takviyeli cam seramik sızdırmazlık malzemesi geliştirilmesi
Katı oksit yakıt hücrelerinde yüksek çalışma sıcaklıkları, yüksek verim ve reaksiyon kinetiği gibi avantajları beraberinde getirmesinin yanında malzeme seçimini de oldukça sınırlandırmaktadır. Bu nedenle yakıt olarak kullanılan hidrojenin atomik yapısı gereği sızdırmazlık malzemesi ise üzerinde çalışılması gereken önemli elemanlardan birisi olarak öne çıkmaktadır. Bu tezde, katı oksit yakıt pilleri için seramik elyaf takviyeli cam seramik sızdırmazlık malzemesi geliştirilmesi üzerine çalışmalar yapılmıştır. Bu kapsamda, şerit döküm yöntemi ile imal edilen cam seramik sızdırmazlık malzemelerine seramik elyaf takviyesi yapılarak termal döngü dayanımının iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Diğer sızdırmazlık elemanları ile kıyaslandığında iyi bir termal döngü performansına sahip olan cam seramik sızdırmazlık malzemesinin seramik elyaf katkısı ile daha uzun ömür ve daha iyi mekanik mukavemet sunduğu yapılan termal döngü ve çekme testleri ile doğrulanmış ve elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir.
Bakır kaplama ve ENG katkılamanın metal hidrür peletlerinin hidrojen depolama kinetiklerine etkisinin deneysel incelenmesi
Bu çalışmada, hidrojen şarj/deşarj işlemlerinin kinetiğini geliştirmek için metal hidrür peletler geliştirildi. Genişletilmiş doğal grafit (ENG) ve bakır katkı maddelerinin eklenmesiyle hidrojen depolama malzemelerinin ısı transfer katsayılarında ve depolama kapasitelerinde iyileşmeler gerçekleşmiştir. Reaktör, toz halinde 1000 g depolama malzemesi veya her biri 40 g ağırlığında 25 adet pellet içerecek şekilde tasarlanmıştır. Isı iletkenliği arttırılmış depolama malzemelerinin hidrojen şarj/deşarj işlemi üzerindeki etkisi, 10 bar basınç altında bir metal hidrür reaktöründe deneysel olarak incelenmiştir. Aktivasyon işlemini tamamlamak için reaktör vakum altında (10−4 mmHg) yaklaşık 200 °C'de 2 saat süreyle ısıtılmıştır. Isıtma işleminin ardından reaktörün ortam sıcaklığına kadar soğumasına izin verilmiş ve daha sonra 50 dakika boyunca 10 bar basınçta reaktöre hidrojen şarj edilmiştir. Hidrojen şarj/deşarj prosedürü 20 döngüye kadar tekrarlanmış olup döngüler arasındaki değişiklikleri izlemek için 5 döngü aralıklarla veri kayıtları alınmıştır. 10 bar basınç altında 10 şarj/deşarj döngüsünden sonra reaktörde depolanan hidrojen, pelet formunda yaklaşık 9,93 g ve toz formunda 7,20 g olarak gerçekleşmiştir.
Stewart platformu tabanlı simülatörler için hareket algı algoritmasının modellenmesi ve kontrolü
Simülatörler, gerçek araç hareketini birebir taklit etmek yerine, insan algı sisteminin sınırlarını kullanarak gerçekçi bir hissiyat yaratmaya odaklanmıştır. Bu süreç, insan algısının matematiksel olarak modellenmesi ve elde edilen bulguların mühendislik uygulamalarına aktarılmasıyla mümkün olmuştur. Simülatörler, kısıtlı hareket alanlarında en iyi ivme hissini oluşturmak için tasarlanırken, insan algısının belli ivme değerleri altında hassasiyetinin düşük olması ve eğim ile ivmelenme arasındaki farkın belirli bir dereceye kadar ayırt edilememesi gibi özelliklerinden yararlanılır. Bu olgular, hareket algı algoritmalarının temelini oluşturur. 50 yılı aşkın süredir geliştirilen bu algoritmalar, farklı kontrol teorisi yaklaşımlarıyla en iyi sonucu elde etmeyi amaçlar. Bu tezde, Klasik Algı Algoritması ve Doğrusal Kuadratik Regülatör yaklaşımıyla oluşturulan Optimal Hareket Algı Algoritması karşılaştırılarak Matlab üzerinde simüle edilmiştir.
Katı oksit yakıt pilleri için nanoyapılı elektrotların geliştirilmesi
Bu tez çalışmasında katı oksit yakıt pili (KOYP) anot ve katot elektrotları, gözenekli elektrolit iskeletler içerisine ilgili katalizörlerin infiltre edilmesiyle üretilmiştir. Bu kapsamda gözenekli tabaka kalınlığı, infiltrasyon tekrar sayısı, miktarı ve derişimi, test ve sinterleme sıcaklığı gibi çeşitli parametreler incelenerek optimize edilmiştir. Anot ve katot optimizasyonu çalışması neticesinde en yüksek elektrokimyasal performans Ni ve LSM katalizörü için sırasıyla ağırlıkça %40 ve %30 olarak hesaplanmıştır. Sadece anot infiltreli hücrenin elektrokimyasal performansı referans hücreye göre yaklaşık olarak 2,5 kat artarken sadece katot infiltreli hücrede yaklaşık olarak 3,2 kat daha fazla performans artışı görülmüştür. Nanoyapılı Ni ve LSM infiltreli membran elektrot grubunun üretimi için en uygun sinterleme sıcaklıkları sırasıyla 800 ve 1000°C olarak belirlenmiştir. Elektrokimyasal performans sonuçları dikkate alınarak infiltrasyon için en uygun gözenekli tabaka kalınlığı ise 25 µm bulunmuştur. Hem anodu hem de katodu infiltreli nanoyapılı katı oksit yakıt pilinin elektrokimyasal performansı 800°C çalışma sıcaklığında 0,75 W/cm2olarak bulunmuştur. Optimizasyonlar neticesinde katı oksit yakıt pillerinin ticarileşmesinde büyük bir engel teşkil eden yüksek çalışma ve üretim sıcaklıklarının infiltrasyon yöntemiyle aşılabileceği belirlenmiştir.
Konvansiyonelden akıllıya çevrilmiş olan bir pompanın performansının belirlenmesi üzerine deneysel bir çalışma
Ekonominin en önemli girdilerinden biri enerjidir. Santrifüj pompalar genel bir ifadeyle akışkanlara enerji kazandıran makinelerdir. Dünyada elektrik tüketiminin yaklaşık %20'sinin, Türkiye'de ise %10'unun pompalar tarafından gerçekleştirildiği, ayrıca dünyada üretilen asenkron elektrik motorlarının %65 'inin pompalarda kullanıldığı göz önüne alındığında, pompaların yüksek enerji tüketimine sahip önemli makineler oldukları anlaşılmaktadır. Enerji tüketimlerinin oldukça yüksek olması nedeniyle CO2 salınımına ve iklim değişikliklerine etkileri de fazladır. Pompaların enerji sarfiyatı haricinde karşılaştıkları sorunların maliyetleri de yüksektir. Tüm bu kriterler göz önüne alındığında, pompaların değişken debilerde çalışma gereksiniminde veya çalışma şartlarına uygun seçilmemiş pompalarda by-pass vanası ve vana kısmadan dolayı oluşan enerji sarfiyatının önüne geçilmesi ve ömür boyu maliyetlerinin en aza indirgenmesi için frekans konvertörü kullanılmıştır. Pompanın akıllandırılmasında kullanılan ekipmanların başında frekans konvertörü bulunmaktadır. Konvertör sayesinde istenilen çalışma devirleri elde edilebilmekte dolayısı ile farklı çalışma şartlarında pompanın yüksek verimde çalışması sağlanabilmektedir. Bu çalışma için 3000 devir, 50 m3/h debi ve 75 mss basma yüksekliğine sahip Sempa Pompa firmasına ait düşey milli üç kademeli santrifüj pompa seçilmiştir. Çalışmada frekans konvertörü yardımıyla santrifüj pompa farklı devirlerde çalıştırılmış ve %6-10 gibi önemli oranında enerji tasarrufu elde edildiği tespit edilmiştir.
Bulut tabanlı program ile bilgisayar destekli teknik resimderslerinde kullanılacak materyaller için kaynak oluşturulması
Teknik resim derslerinde kullanılan materyallerin çeşitliliği verilen eğitimin kalitesini artırmakta, öğrencilerin konuyu anlamalarına katkı sunmaktadır. Ancak bu materyallerin ders dışı ortamlara taşınması veya kalabalık sınıflarda materyallerin sınıf içerisinde gezdirilmesi vakit kaybına neden olmaktadır. Bunun için kullanılan slayt veya pdf formatındaki materyaller ise 3 boyutlu algılamaya imkan sağlamadığı için yeterli gelmemektedir. Yeni gelişen artırılmış gerçeklik gibi teknolojiler ise gerek pahalılıkları gerek sınıf içi ve dışında erişimin zor olması gibi nedenlerle ihtiyaca tam olarak cevap verememektedir. Bulut tabanlı sistemler olarak tasarımlarının sanal belleklerde muhafaza edilerek öğrencilere erişim linki veya QR kodu yardımıyla paylaşımı sağlayan sistemde ise hem çok sayıda farklı örnek verilebilmekte hem de istenilen an ve mekanda ilgili materyale ulaşılabilmektedir. Autodesk firmasına ait öğretici ve öğrencilere ücretsiz Fusion 360 programı aracılığıyla teknik dersin temel konularına ilişkin örneklerden oluşan kaynak materyal çalışmasında bulut tabanlı sistem yardımıyla materyalin 2 ve 3 boyutlu görüntüsünü aynı anda sunabilmekteyiz. Öğrenci kendisinden istenilen çizim için materyali inceleyebilmekte, ihtiyaç anında 3 boyutlu halini gözlemleyebilmekte, yaptığı çalışmanın doğruluğunu kendisine verilen 2 boyutlu görüntüyü inceleyerek tahlil edebilmektedir.
Geleneksel ve ızgara yüzey uygulanmış namlunun modal analiz karşılaştırması ve performans analizi
Barutun keşfi ile birlikte başlayan ateşli silahlar serüveni, günümüzde teknolojik gelişimini son hızla devam ettirmektedir. Ateşli silahlarda hassasiyet ve verimlilik çalışmaları önemine istinaden mermi çekirdeğine kinetik enerji kazandırılan namlu bölümü ile ilgili detaylı çalışmalar yapılmaktadır. Namlu bölümünde patlama enerjisinden kaynaklı olarak titreşim meydana gelmektedir. Bu titreşim hedef üzerinde atış hassasiyetini ve doğruluğunu bozmaktadır. Bu çalışmada 763 gr ağırlığa sahip geleneksel bir AR-15 otomatik tüfeğinin namlusu kullanılarak, nTopology programı ile ızgara (isogrid) yüzey uygulanarak topolojik optimizasyon sonucu namlu 699 gr. ağırlığa ulaşmıştır. Her iki namlu için Ansys programında modal analiz gerçekleştirilmiştir. Mod frekanslarının artışı hedeflenerek yapısal rijitliğin artırılması amaçlanmıştır. Aynı zamanda ANSYS Workbench LS-Dyna programı ile yapısal dayanım kontrolü yapılarak ızgara yüzey uygulanmış namlunun doğrulaması yapılmıştır. Modal analiz sonucunda ilk on bir mod için yalnızca beşinci, altıncı ve sekizinci modda modal frekans düşüşü olduğu görülmüş ve diğer modlar için farklı yüzdelerde artış gerçekleştiği görülmüştür. Geleneksel namluda iç balistik basınç-zaman grafiğine göre en yüksek basıncın olduğu zaman adımında Workbench LS-Dyna programında yapılan yapısal analizde 856,91 MPa gerilme olduğu görülmüştür. Izgara yüzey uygulanmış namluda ise 811,38 MPa gerilme görülerek yüzde 5,31 oranında gerilme düşüşü sağlanmıştır. Bu sonuçlar doğrultusunda ızgara yüzey uygulanmış namlunun hedef hassasiyeti ve doğruluğunun artış gösterdiği görülmüştür.
Gelişmiş adyabatik sıkıştırılmış hava ile enerji depolayan yeni bir güç sisteminin termodinamik analizi ve çok amaçlı optimizasyonu
Enerjiye olan ihtiyacın artmasıyla enerji depolama sistemlerine ve yenilenebilir enerji kaynaklarına olan ilgi artmaktadır. Yenilenebilir enerji kaynaklarının dezavantajı olan süreksizlik hususu enerji depolama sistemleri ile bertaraf edilmek istenmektedir. Bu doğrultuda yüksek miktarda enerjinin mekanik olarak depolanmasına imkân tanıyan sıkıştırılmış hava ile enerji depolama sistemleri sahip olduğu avantajlarla son yıllarda enerji depolama sistemleri arasında oldukça dikkat çekmektedir. Ancak bu sistemlerin uygulanabilir ve sürdürülebilir olmaları için geliştirilmeleri gerekmektedir. Bu sistemlerin çalışma performansını artırmak için sistem bileşenlerinin ekserji yıkımının kaynağını, birbirleriyle olan ilişkilerini belirlemek ve optimize etmek önemlidir. Bu çalışmada 10 MW güç çıkışına sahip gelişmiş bir adyabatik sıkıştırılmış hava enerji depolama sistemi önerilmiştir. Önerilen bu sistemin geleneksel/ileri ekserji ve ekserji-ekonomik analizleri yapılarak bileşenlerin birbirleriyle olan ilişkileri incelenmiştir. Buna ek olarak önerilen sistemin parametrik analizi ve çok amaçlı optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Çok amaçlı optimizasyon çalışmasında Baskın Olmayan Sıralama Genetik Algoritması-II yöntemi kullanılmıştır. Optimizasyon çalışmasında amaç fonksiyonları geleneksel ve ileri ekserji/eksergo-ekonomik analiz konseptinde belirlenmiştir. İleri ekserji-ekonomik analiz konseptindeki optimizasyon çalışmasında literatürde olmayan yeni bir performans kriteri belirlenmiş ve sonuçlar geleneksel ekserji-ekonomik analizler ile doğrulanmıştır.
Katmanlı imalat yöntemiyle üretilen kum döküm kalıplarının mekanik özelliklerine baskı parametrelerinin etkilerinin incelenmesi
Günümüzde, döküm sanayisinde kullanılan geleneksel döküm yönteminde, öncelikle model üretimi, modelden kalıp üretimi, sonrasında ise kum kalıptaki boşluğa eriyik malzemenin dökülüp katılaşmasıyla döküm parçalar üretilmektedir. Ancak, bu yöntem ile karmaşık veya içi boş parçaların üretimi zordur. Diğer taraftan model maliyetlerinin yüksek olması ilk yatırım maliyetlerini de artırmaktadır. Bu sebeple, model gerekmeksizin direkt kalıp ve maça üretimi ile karmaşık geometrili, içi boş parçaların dahi dökümünün yapılarak üretilmesi mümkün kılınabilecek 3 boyutlu yazıcının kullanımı önem kazanmaktadır. Bu çalışmada kartuş ile püskürtme metoduna alternatif olarak geliştirilen yeni bir nozul sistemine sahip bağlayıcı püskürtmeli 3 boyutlu yazıcının özgün tasarımı yapılarak imal edilmiştir. 3B yazıcı; ana şase, kum serici ve püskürtme olmak üzere 3 kısımdan oluşmaktadır. Kum kalıp üretiminde kullanılan sarf malzemeler ise silis kumu, furan reçinesi ve katalizörüdür. İmal edilen 3 boyutlu yazıcıda daha ucuz, hassas ve kaliteli döküm parçalarının üretiminin sağlanması için farklı baskı parametrelerinde (baskı kafası ilerleme hızı, katalizör oranı, kum tane boyutu) kum kalıplar basılmıştır. Son olarak ise bağlayıcı püskürtmeli 3 boyutlu yazıcıda basılan kalıpların gözeneklilik, basma, eğme, boyutsal doğruluk, gaz geçirgenliği, yanma testi ve SEM analizi yapılarak farklı baskı parametrelerinin bu özelliklere etkileri incelenmiştir. Ayrıca, gerçek ölçülerde kum kalıp modellenerek Ansys programında hidrostatik basınç analizi yapılarak sonuçlar incelenmiştir. Yapılan testler sonucunda, farklı baskı parametrelerinde üretilen numunelerin basma dayanımı 0,0472 MPa-0,6471 MPa aralığında, gaz geçirgenliği 150 GP-180 GP aralığında, gözeneklilik oranı %38,69-%56,65 aralığında, eğme dayanımı 0,0301 MPa-0,3844 MPa aralığında, yanma kaybı oranı ise %3,06-%7,39 aralığında bulunmuştur. Çalışma sonucunda üretilen parçaların, kum kalıp olarak kullanılması için yeterli mekanik özelliklere sahip olduğu görülmüştür. Bu yazıcı, mevcut ticari yazıcılara nazaran oldukça düşük ilk yatırım ve sarf malzeme maliyetine sahiptir. Bu çalışmayla, döküm sektöründe özellikle özel tasarım veya prototip ürünlerin dökülebilmesi için gerekli kum kalıp üretiminde faydalı olacağı düşünülen bu yazıcının başarılı bir şekilde üretimi ile birlikte yerlileşme için de adımlar atılmıştır.