Üretim parametrelerinin, lazer toz yatağı füzyon yöntemi ile üretilen kafes yapıların çarpılma, boyutsal değişim ve yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi

Abstract

Yüksek ısı transfer kabiliyeti, enerji absorbe edebilme ve ses izolasyonu özelliklerinden dolayı kafes yapılar havacılık, otomotiv ve biyomedikal sanayii başta olmak üzere birçok alanda kullanılmaktadır. Kafes yapıların bu kabiliyetleri üzerinde farklı proses ve geometrik parametreler etkili olmaktadır. Farklı endüstriyel uygulamalarda, ilgili kafes yapısının uygun proses ve geometrik parametreler ile birlikte kullanılmasının, uygulama sonucu elde edilen verimi arttıracağı bilinen bir gerçektir. Bu çalışma, Taguchi deney tasarımı kullanarak, kafes yapılarda, kafes yapı çeşidinin, inşa yönünün ve hacim oranının, üretimden sonra parçada meydana gelecek çarpılma, yüzey pürüzlülüğü ve duvar kalınlık değişimi üzerindeki etkisini deneysel olarak incelemeye odaklanmıştır. Üretim için lazer toz yatağı füzyon yöntemi ve CoCrMo malzeme kullanılmıştır. Her bir parametrenin çarpılma, yüzey pürüzlülüğü ve duvar kalınlık değişimi üzerindeki etkisi ve optimum parametre seti, değişkenlerin analizi (ANOVA) metodu ile bulunmuştur. Yüzey pürüzlülüğü için en optimum parametre seti elmas kafes yapısı, 0,2 hacim oranı ve 90o inşa yönü olarak belirlenmiştir. Duvar kalınlığındaki değişim için ise en optimum parametre seti gyroid kafes yapısı, 0,4 hacim oranı ve 45o inşa yönü olarak belirlenmiştir.

This experimental study focuses on investigating the effect of lattice structure type, build direction and volume fraction on distortion, surface roughness and wall thickness deviation of lattice structures based on Taguchi design of experiment. Laser powder bed fusion process and CoCrMo material were used for production. The effect of each parameter on distortion, surface roughness and wall thickness deviation, and optimum parameter set were found by analysis of variance (ANOVA) method (Figure Presented). Purpose: The purpose of this study is to investigate the effect of volume fraction, lattice type and build orientation on dimensional deviation, surface roughness and ligament thickness variation of CoCrMo specimens produced by laser powder bed fusion method. Theory and Methods: Taguchi design of experiment was used in the experiments. Specimens were produced from CoCrMo material by laser powder bed fusion method. Produced specimens were scanned with bluelight and Alicona to measure dimensional deviations and surface roughness. ANOVA analyses were performed to determine the effect of parameters on performance characteristics. Results: Diamond specimens outperformed when compared with gyroid and primitive specimens in terms of dimensional deviations and surface roughness. For side surfaces, lattice type was found to be the most effective parameter on dimensional deviation and volume fraction was found to be the most effective parameter on surface roughness. Conclusion: In terms of dimensional deviations and surface roughness, diamond specimen with build orientation as much parallel as build orientation need to be used. Primitive and gyroid specimens showed the highest dimensional deviation and surface roughness results. It was observed that there is an indirect correlation between build direction and distortion and surface roughness. Build direction was found to be the most effective parameter on ligament thickness deviation. The deviation between designed and produced ligament thicknesses decreased when volume fraction increased.