Search

vın ÖZET Çelik-Polymer-Alüminyum (ÇPA) tabakalı kompozitler üretildi ve bunlar üzerinde mekanik parametreleri elde etmek için deneyler gerçekleştirildi. Bu deneyler çekme, ayırma, OSU şekillendirme ve titreşim deneyleridir. Deneyler sonucunda elde edilen parametreler sayısal analizlerde kullanıldılar. Sayısal analizler elasto-plastik sonlu elemanlar yöntemiyle gerçekleştirildi. Sayısal analizlerin sonucu çelik-polimer-alüminyum tabakalı kompozitlerin titreşim giderme karakteristiği ve şekillendirme esnasmda deformasyon davranışları incelendi. Deneysel ve sayısal çalışmalardan elde edilen sonuçların ışığı altında, değişik yüzey pürüzlülüğü modelleri tasarlandı ve bu şekilde yeni örnekler üretildi. Yüzey pürüzlülüğü modellerinin şekillendirme sırasında ayrılma davranışına olan etkileri hem sayısal hem de deneysel yöntemlerle gözlendi. En uygun yüzey modelleri ve üretim parametreleri tesbit edildi. vın ÖZET Çelik-Polymer-Alüminyum (ÇPA) tabakalı kompozitler üretildi ve bunlar üzerinde mekanik parametreleri elde etmek için deneyler gerçekleştirildi. Bu deneyler çekme, ayırma, OSU şekillendirme ve titreşim deneyleridir. Deneyler sonucunda elde edilen parametreler sayısal analizlerde kullanıldılar. Sayısal analizler elasto-plastik sonlu elemanlar yöntemiyle gerçekleştirildi. Sayısal analizlerin sonucu çelik-polimer-alüminyum tabakalı kompozitlerin titreşim giderme karakteristiği ve şekillendirme esnasmda deformasyon davranışları incelendi. Deneysel ve sayısal çalışmalardan elde edilen sonuçların ışığı altında, değişik yüzey pürüzlülüğü modelleri tasarlandı ve bu şekilde yeni örnekler üretildi. Yüzey pürüzlülüğü modellerinin şekillendirme sırasında ayrılma davranışına olan etkileri hem sayısal hem de deneysel yöntemlerle gözlendi. En uygun yüzey modelleri ve üretim parametreleri tesbit edildi. 89

11 ÖZET Bu çalışmada sığır femurunun mekanik özelikleri araştırılmıştır. ilk önce, kemiğin yapısı literatürde incelenmiştir- Çekme, basma, eğme ve sertlik gibi standard mekanik deneyleri gerçekleştirebilmek için her bir teste ait gerekli numune boyutları belirlendikten sonra bu deneyler dikkatli bir şekilde tekrar edilerek yapılmıştır. Deneylerden elde edilen sonuçlar literatürdeki diğer çalışmalardaki sonuçlarla beklendiği gibi az farklılıklar göstermektedir. Deneysel çalışmaların yanısıra, mekanik özelikleri belirleyen teorik çalışma da yapılmıştır. Bunun için, tüm bir dana femurunun üç noktalı (3-P) eğme deneyini simule eden bir gerilme analizi çalışması yapılmıştır. Bu programda daha önce deneysel çalışmalarda elde edilen mekanik özellikler veri olarak kullanılmıştır. Gerilme analiz programının verdiği sonuçlar daha önce yapılan eğme deneyleriyle uyum göstermiştir. Deneylerle elde edilen mekanik özelliklerin hem literatürle hemde gerilme analiz programıyla uyum göstermesi, bu sonuçların canlı kemiklere ek olarak kullanılan kalsiyum fosfat seramiklerinin üretiminde referans olarak alınabilmesini sağlamıştır. üretilen kalsiyum fosfat seramikler ayrıca denenmiştirler. Numune hazırlama işlemleri sırasında elde edilen kemik tozları değerlendirilerek Kemik Seramiği üretimi gerçekleştirilmiştir. üretilen bu seramikler hem yarı şeffaf hem de diğer seramiklere oranla daha yüksek tokluğa sahiptirler. ABSTRACT In this study mechanical properties of bovine femur were investigated. First of all, structure of bone was investigated by means of literature. In order to perform standard mechanical testing such as tension, compression, bending and hardness tests specimen sizes for each tests were determined and then all of these tests were done carefully and repeatedly. The results obtained from thes-e tests vary in an expected range with a small deviation from the other studies. Along with the experiments, a theoretical study to predict mechanical properties was also performed. For this, a stress analysis that simulates the three point

1990'ların ortalarından bu yana, sağlık ve çevre üzerindeki olumsuz etkileri nedeniyle kesme yağı kullanımını en aza indirmek veya ortadan kaldırmak için dünya çapında süregelen bir eğilim olmuştur. Maliyet, ekoloji ve insan sağlığı sorunları açısından bakıldığında, kesme sıvısının kullanılmadığı (dry turning) kuru tornalama ile kesme sıvısının enaz ve yeterli şekilde kullanıldığı (Minimum Quantity Lubrication) MQL yöntemiyle tornalama potansiyel sürdürülebilir faydaları için ilgi kazanmıştır.Bu çalışmada, minimum kesme sıvısı kullanılarak yapılan tornalama (MQL tornalama) performansı kuru koşullar ile karşılaştırılmıştır. Magnezyum alaşımlı malzeme ortogonal kesme uygulanarak şekillendirilmiştir. Her iki kesme işlemi için CNC torna tezgahı kullanılmıştır. Deney planı oluşturmak için Minitab 16 yazılımı kullanılmıştır. Bu çalışmada, iş parçası 230, 330 ve 430 m/dak kesme hızlarında, 0.20, 0.35 ve 0.50 mm/rev ilerleme oranlarında ve 1, 2, 3 mm kesme derinliklerinde tornalandı. Tornalama parametreleri Taguchi deneysel tasarım yöntemiyle tayin edildi. Taguchi Ortogonal dizinleri, sinyal gürültü oranı (S/N), varyans analizi (ANOVA), kesme hızı, ilerleme oranı, kesme derinliği seviyelerinin ve bunların kesme kuvvetleri, yüzey pürüzlülüğü, kesme sıcaklığı ve sertlik üzerindeki etkilerini kesme sıvısının kullanılmadığı (dry turning) kuru tornalama ile kesme sıvısının en az ve yeterli şekilde kullanıldığı Minimum Quantity Lubrication MQL yöntemiyle tornalama süresince analiz etmek için uygulanmıştır. Doğrulama testleri ile işleme parametrelerinin optimum seviyeleri Taguchi Optimizasyon yönteminin etkinliğini göstermek için yapılmıştır. Since the mid-1990s, there has been a continuing worldwide trend to minimize or eliminate the use of cutting fluids due to their adverse effects on health and the environment. From the viewpoint of cost, ecology and human health issues, dry and MQL turning have gained interest for their potential sustainable benefits.In this study, MQL turning performance was compared to dry conditions. The magnesium based material was formed by applying the orthogonal cutting. The CNC Lathe was used for both cutting processes. The experiment used MINITAB 16 software to establish the experiment plan. In this study, workpiece was turned at cutting speeds of 230, 330 and 430 m/min, feed rates of 0.20, 0.35 and 0.50 mm/rev and cutting depth of 1, 2 and 3 mm. The settings of turning parameters were determined by using Taguchi experimental design method. Orthogonal arrays of Taguchi, the signal-to-noise (S/N) ratio, the analysis of variance (ANOVA) were carried out to determine the optimal levels and to analyze the effect of turning parameters such as cutting speed, feed rate, cutting depth on hardness, surface roughness, cutting temperature and cutting forces during dry and MQL turning. Confirmation tests with the optimal levels of machining parameters were performed to illustrate the effectiveness of Taguchi optimization method. 127

Pektus Karinatum sendromu göğüs duvarının dışa doğru çıkıntılı olması durumudur ve genellikle güvercin göğsü hastalığı olarak bilinir. Bu göğüs deformitesinin tedavisi için en etkili yöntemlerden biri Abramson metodudur. Metot çıkıntının düzeltilmesi için bir baskı oluşturmak amacıyla göğüs duvarının ön tarafına pektus bar olarak adlandırılan bir metal bar takılmasını önerir.Takılan metal barlar göğüs kafesinden gelen kuvvete dayanabilmelidir. Pektus barlarının dayanımı ve takıldıktan sonra üzerlerinde nasıl etkiler oluştuğunu anlamak hem hastalar açısından hem de yöntemin güvenilirliği ve geleceği açısından çok önemlidir. Abramson metodunun tıbbi uygulamaları ve hatta ameliyat sonrası sonuçları ile ilgili hatırı sayılır miktarda araştırma bulunurken, gerek metodun gerekse implantın mekanik özelliklerinin ve davranışlarının araştırılması konusunda eksiklik bulunmaktadır.Bu tez çalışması Pektus Karinatum'un tedavisinde kullanılan Pektus Bar'ları için gerilme ve deformasyon analizlerinin simülasyon sonuçlarını, şekil optimizasyonunu ve bir analitik yaklaşımı içerir. Öncelikle, gerilme dağılımı ve deformasyon analizi için göğüs kafesi ve implantın yani Pektus Bar'ın üç boyutlu bir sonlu elemanlar modeli tasarlandı ve sonlu elemanlar analizi bir paket program aracılığı ile gerçekleştirildi. Buna ilaveten halihazırda kullanılan bar şekli minimum ağırlık ve maksimum güvenlik açısından en uygun boyutları elde etmek amacıyla optimizasyon işlemine tabi tutuldu. Ayrıca kuvvet ile yer değiştirme arasındaki matematiksel ilişkiyi göstermek amacıyla bir analitik model geliştirildi. Pectus Carinatum syndrome is a protrusion of chest wall and it is generally known as pigeon breast. One of the most efficient methods to treat this chest wall deformity is Abramson method. The method offers inserting a metal bar which is called pectus bar to anterior region of chest wall in order to apply a compression to correct protrusion.Positioned metal bars must have sufficient endurance against force come from rib cage. Understanding the effects on pectus bar after insertion process and the strength of them is very important from the point of both patients and method's reliability and its future. Although a considerable amount of research have been done about Abramson method's medical applications and also post-operative results in literature, there is a lack of investigation about mechanical characteristics and behaviors of both implant and method. This thesis study includes computer simulation results of stress and deformation analyses, shape optimization and an analytical approach for pectus bar used in treatment of the pectus carinatum. Firstly, three-dimensional finite element model thorax and implant, pectus bar, have been designed to analyze the distribution of stress and deformations and finite element analysis have been carried out via a software. Additionally, currently used bar shape has been subjected to optimization process to obtain optimal dimensions in terms of minimum weight and maximum safety. Moreover, an analytical model has been developed to show mathematical relation between force and displacement. 105

Yay esnekliği sayesinde oku fırlatma özelliği olan bir araçtır. Çekili olan yay kirişi serbest bırakıldıktan sonra kollarında birikmiş olan enerjiyi hızlı bir şekilde oka iletmesiyle fırlatma gerçekleşir. Türk kompozit yayı içbükey bir yaydır. İçbükey şekli Türk yaylarına kısa boylarına karşın daha fazla enerji toplamalarını sağlar. Bu özellik at üstündeki askerlere savaşlarda avantaj sağlamaktadır. Bu yüksek lisans tezinde yapılan çalışma Türk Tirkeş yayının orijinal bir replikasının modern kompozit malzemelerden dizaynı ve üretimidir. Geleneksel yaylar boynuz, sinir, ağaç ve balık yağı gibi organik malzemelerden sandviç metodu ile yapılmaktaydı. Bu metotta bir yayın üretimi iki sene kadar sürebilmektedir. Modern sentetik malzemelerin kullanımı ve yeni üretim metotları ile replikalar bir günde üretilebilecektir. Yaylarla alakalı bir başka problem ise çekili pozisyonda yayın uç kısımlarında okun dengesini bozan ve yayın kırılmasına sebep olabilen bir burkulma meydana gelmektedir. Yay yapımının uzun süresi ve zorlukları değişik malzeme ve üretim metotlarının araştırılmasını gerekli kılmıştır. Yay bir bilgisayar programında çizilmiş ve bu tasarımdan elde edilen kodlar ile CNC makinesinde işlenmiştir. Türk yayları ile ilgili herhangi bir teknik çizim olmadığı için dizayn orijinal parçalar üzerinde yapılmış müze çalışmaları ve bazı fotoğraflar ile yapılmıştır. Bu çalışma ile yayın bilgisayar simülasyonu ve çizimi elde edilmiştir. Hızlı kamera okun hareketini kaydetmek ve çıkış hızını belirlemek için kullanılmıştır. Yayın verimi hesaplanmış ve çalışmanın sonunda orijinal şekle sahip bir Türk Tirkeş yayı üretilmiştir. A bow is a device that projects arrows powered by its elasticity. As the bow is drawn, energy is stored in the limbs of the bow and transformed into rapid motion when the string is released, with the string transferred this force to the arrow. The Turkish composite bow is a recurved bow. This shape provides more power by its short length and gives advantage for horseman at war. The work done in this M.S. thesis is manufacturing a replica of a Turkish Tirkeş bow by composite material. Traditional bows made with organic materials which are horn, sinew, wood and organic fish glue, by sandwich method. Drying time takes up to 2 years to build one bow. By using modern synthetic materials replicas will be building more rapidly. Another problem for the bow is, when bow is draw position, at tip sections twisting occurs which affect arrow projectile. Duration and difficulties of the bow construction make it necessary to search different types of production methods and materials. In this study some different materials and practice is applied. The bow is drawn by a computer program and by this design a mold is machined on a CNC machine. Since there is no technical drawing about Turkish bow, the design is based on museum studies on original pieces and many photographs. By the help of this study a computer simulation and drawing is gained. A speed cam is used to record and determine the initial velocity of the arrow. After experiments force-draw graph of the bow and velocity-weight graph of the arrow is determined. At the end of this study an original shape Turkish Tirkeş bow is produced and its excellence is established. 94

Eş-kanallı açısal ekstrüzyon, malzemenin geometrik şeklinde önemli bir değişim olmaksızın malzemeyi presleyen yeni bir şekil verme prosesidir. Eş-kanallı açısal ekstrüzyonla işlenen çoklu ekstrüzyonlar, malzemede yoğun plastik gerilmeye sebebiyet vermektedir. Daha da önemlisi, ardışık ekstrüzyon sırasında çubuk yönü değiştirilerek malzemede inceltilmiş mikro yapı ve özellikler geliştirilebilir.Bu tezde, ECAE prosesini analiz etmek için kare kesitli bir kalıp kullanılarak üst sınır yaklaşımına dayalı bir analitik model geliştirilmiştir. Tüm sürtünmeli ve hızın süreksiz olduğu yüzeylerdeki enerji kaybı belirlenmiştir ve toplam enerji analitik olarak üst sınır yaklaşımı metoduyla optimize edilmiştir. Plastik deformasyonun büyüklüğüne etki eden parametreler değerlendirilmiştir. Sürtünme katsayılarının, deformasyon büyüklüğü üzerindeki etkileri şekillendirilmiştir. Daha sonra deneysel adımın başarısızlığından dolayı, başarısızlığın nedenleri incelenmiştir. Sonuçlar teorik olarak ve simülasyon analiziyle üçüncü bölümde ele alınmıştır. Simülasyonun, gerçek deneysel adıma yakın değerler vermesi için gerçek girdi değerleri kullanılmıştır. Equal-channel angular extrusion is an innovative forming process to extrude material without substantial change in its geometric shape. Multiple extrusions from equal-channel angular extrusion allows heavy plastic strain to the bulk material. More importantly, by changing the orientation of the billet between successive extrusions, sophisticated microstructures and textures can be developed in the material.In this thesis, an analytical model based on the upper-bound approach was developed to analyze ECAE process using a square cross-section die. The power dissipated on all frictional and velocity discontinuity surfaces was determined and the total power optimized analytically by upper bound method. The effects of parameters on the size of plastic deformation zone was investigated. Effect of coefficient of frictions on the size of deformation zone were figured. Then due to the experimental step of failure, failure of die was investigated. Results of failure were handled in theoretical and simulation analysis in Part III. Simulation was considered under real value inputs for a nearly real simulation of experimental step. 142

Havacılık sektöründe imalat prosesleri arasında delik delme prosesi önemli bir payasahiptir ve diğer talaslı imalatların ardından son operasyon olarak özellikle türbin diskleriüretiminde yoğunlukla kullanılmaktadır. Delik delme prosesi talaslı imalat zamanlarının üçtebirinden fazlasını kapsamaktadır. Proses izleme yöntemleri ve teknolojisiyle takım asınmasınıazaltıcı, takım ömrünü arttıracak her türlü gelisme talaslı imalat açısından büyük bir adımolusturacaktır. Uçak motoru imalatında üretim öncesi yapılan takım asınması modellemeleri ileen uygun ve düsük maliyetli takım parametreleri, proses parametreleri bulunması sağlanmalıdır.Bu tezde karbür matkapların ve raybaların geometrik özellikleri kullanılarak takım asınmasınınmodellenmesi ve bu modellerin doğruluğunun, çalısma aralıklarının sonlu elemeanlar yöntemiylebelirlenmesi hedeflenmistir.21. yüzyılda havacılık sektöründe özellikle talaslı imalat ile üretilen türbin disklerindedelik delme islemi oldukça genis yer almaktadır. Delik delme takımları en yaygın kullanılan vegeometrisi en zor çözülebilen takımlardır. Ortogonal testler ile karbür takımların oblik olarakmodellenmesi üzerine bir çok çalısma yapılmıstır. Diğer talaslı imalat türleri arasında en çokkullanılan takımlar delik delme takımlarıdır. Havacılıktaki metal kaldırma teknolojilerinin %40 nıdelik delme prosesi olusturmaktadır. Diğer taraftan son yıllarda metal isleme teknolojilerinkapasitesi ve kompleksliği artmaktadır. Temel basit takımlar yerine daha çok esnek özellikleresahip, uzun dayanımı olan, çesitli kaplama teknolojileri uygulanmıs ve bilgisayar kontrollu(CNC) üretim ile genis bir yelpaze ortaya çıkmaktadır. Son yıllarda üretim teknolojileri tamamenotomotize yöntemlere doğru kaymakta ve takım ömrü, takım asınmasının anlık izlenilebilirliğigibi konular daha fazla önem kazanmaktadır. Arastırıcıların önünde takım asınması ve takımkırılması tahmini gibi çözümlenememis problemler imalat literatüründe oldukça önemli bir yeralmaktadır. Bu çalısmada hedeflenen üretim öncesi takım asınmasını modellemek ve takımömrünü üretim baslamadan %85 oranında tahmin etmektir. Hole making is one of the most important processes in aerospace manufacture and is oftenthe last operation performed after turning and broaching. Monitoring of tool wear is one of themost important technologies for machining and it is a very big step in manufacturing literature.Most of the researchers would like to know tool wear before manufacturing. In aerospacemanufacturing area, production parameters should be determined by these kinds of modelingbefore the manufacturing. In this thesis, hole-making process will be examined and tool wear ofdrill and ream will be estimated with different approaches and validated by experiments.Significance of parameters will be defined and max tool wear will be estimated by torque valueafter this study.Hole making is a material removal process that has been widely used in manufacturing foraerospace since the 21st century. When the reputation of the cutting processes is considered,drilling is one of the most common machine tool operations among the metal cutting operationssuch as turning, milling and grinding. On the other hand, recent years have witnessed a dramaticincrease in the complexity and capabilities of metal cutting technology. Simple machine toolshave been replaced by flexible and computer-integrated manufacturing systems. The computernumerically controlled (CNC) machine tools are now widely used in industry for achievingproductivity performance goals. As manufacturing technology has been moving to the stage offull automation over the years, monitoring of tool wear condition has gained substantialimportance in order to prevent tool failures. Thus, it is possible to increase machine utilizationand decrease production cost in an automated manufacturing environment. Yet, tool wear andtool breakage are still unsolved primary problems in metal cutting process, though a considerableamount of research has been done in the literature. The objective of this study is modeling thetool wear and predicting the tool life by % 85 before production takes place. 88

Yarı otonom bir robot maketi tasarlanıp, üzerine algılayıcı sensörler yerleştirilmiştir. Bu sensörler yardımıyla, mevcut bir zemin üzerinde otonom olarak hareket ederken zemin üzerindeki engelleri algılayabilmesi sağlanmıştır. Üzerindeki programlanabilir ünite sayesinde algıladığı cisimlere göre yön belirlemesi sağlanmıştır. Tüm bunları gerçekleştirebilmek için, karar mekanizmasının işleyeceği kontrol ünitesinde MCF5213 entegre programlanmıştır.Gerçekleme için oyuncak iş makinesi kullanılmıştır. Robotun otonom olarak yön değiştirebilmesi için direksiyon miline enkoderli DC motor takılmıştır.Projenin başlangıcında DC motorları sürecek H-Bridge yapısı L298 entegresi kullanmaya karar verdik ancak DC motorların çalışırken 3 A den daha fazla akım çektiğini gözlemledik. Yüksek akım çekiminden dolayı için öncelikle L298 entegresi ile H-Bridge oluşturulması düşünülmüştür. Ancak anlık olarak motorlar 3 A den daha yüksek akım çektiğinden dolayı L298 entegresi ile efektif olarak çalıştıramadık. Netice olarak H-Bridge yapısını röle ve mosfet ile kurduk.Çalışmanın sonunda robotun otonom ve yarı otonom olarak hareket ettiği gözlenmiştir. A semi autonomous robot is equipped with several sensors. While it is moving on a ground autonomously, it is provided to find the obstacles which are on the ground, with the help of these sensors. According to these obstacles, it is provided that it can define its path by self by means of its programmable control unit. In order to execute all decision mechanism, we programmed MC5213 IC in the control unit.For the demonstration, toy caterpillar was used. The DC motor with encoder was assembled to its steering mechanism. At the beginning of the project, we decided to use L298 IC for H-Bridge in order to drive DC motors. However, we observed that DC motors absorbs more than 3 A while they were running. Because of absorbing high current, we could not run effectively the motors with L298 IC. As a result, we constructed H_Bridge with relay and mosfet.At the end of the study, we observed that the robot run autonomously and manually. 83

ÖZETHARÇ YIĞMA TEKNİĞİ İLE MODELLEME YAPAN HIZLI PROTOTİPLEME MAKİNESİ VE EKSTRÜZYON KAFASI TASARIMI VE ÜRETİMİBu projenin amacı hızlı prototipleme teknolojisini, avantajlarını, hızlı prototipleme makinelerinin teknolojisini, kontrolünü açıklamak ve Fused Deposition Modeling tipi bir hızlı prototipleme makinesin tasarımı ve üretimini yapmaktır. Tübitak’ın desteklediği projede hedeflenen katman katman üretim yöntemi ile prototip üretebilen bilgisayar kontrollü makinede alışılagelmiş üç eksenli kartezyen robota ilave olarak teli süren dördüncü bir eksen daha kullanılmaktadır. Bu dördüncü eksen C ekseni olarak tanımlanmaktadır. Prototip makinede sistemin çalışması, birbirinden farklı alt sistemlerin doğru olarak üretilmesine bağlıdır. Bu alt sistemler kartezyen robot, plastik teli süren ekztruder kafa, ve sistemi çalıştıran yazılımdır. Tasarlanan makine nümerik olarak kontrol edilmeliydi. Kafanın X,Y ve Z yönlerinde hareket etmesi için 3 hareket kaynağına ihtiyaç vardır. Step motorlar uygun fiyatları ve isabet oranları nedeniyle hareket kaynağı olarak seçildi. Nümerik kontrol temelleri ve step motorlarla ilgili temel bilgiler üretim aşamalarından önce anlatıldı. Step motorların hareket kaynağı olarak seçilmesinden sonra, bu motorların sürücü birimleri satın alındı. Bu sürücülerin aynı zamanda bilgisayar ile bağlantıya geçmesi için, seri port ara yüzü satın alındı. Sistemi besleyebilmek için yüksek dereceli güç kaynağı üniteleri satın alındı. Kontrolör ünitenin ve güç kaynağının bir kasaya montajından sonra, seri port arayüzü ile birlikte gelen DeskCNC programı yön ve step miktarı için gerekli sinyalleri üretmekte kullanıldı.Elektrik ve elektronik işlerinden sonra, kasayı oluşturan paslanmaz çelik profiller, alüminyum X-Y tablasına yapıştırıldı, Z ekseni de kelepçeler yardımı ile kasaya monte edildi. X-Y motorlarının dairesel hareketi zaman kayışı ve kasnak yardımıyla konveyör sistemi şeklinde lineer harekete dönüştürüldü. Z ekseni için de bilyalı mil ve kasnak sistemi kullanılarak lineer hareket sağlandı. Aynı zamanda rezistanslar ve PID kontrollü termostatlar sac metal gövdeye tutturuldu.ABSTRACTPRODUCTION AND DESIGN OF FDM (FUSED DEPOSITION MODELING) TYPE RAPID PROTOTYPING MACHINE WITH EXTRUSION HEAD UNITThe purpose of this project is to explain rapid prototyping technology, the advantages of rapid prototyping machine and technology, the control of the machines, and the design and production of fused deposition modeling type rapid prototyping machine.In this project supported by Tübitak, a fourth axis is also used to provide plastic wire driving mechanism in addition to the conventional 3 axis Cartesian robot. This fourth axis is called as C axis. The success of the overall prototyping machine depends on the success of individual subsystems. Based on the knowledge that I’ve gained from undergraduate thesis, numerical control machine should be designed for the basis of layered production type rapid prototyping machine. Head unit should move in X, Y and Z direction and is needed source for motion. Step motors are selected due to hit rates and competitive prices, as a source of movement. Basic information about fundamentals of numerical control and step motors was described before production stages.After selecting the source of the movement as step motors, the driver of the motor units purchased. At the same time, serial port interface card was purchased for connection with PC. Step motors need direct current to work, to provide this, power supply units were purchased. The controller and power supply unit assembled into a case and DeskCNC program selected to generate necessary signals from G codes.After electric and electronic works, case of rapid prototyping machine was produced from sheet metal and stainless steel profiles. Aluminum X-Y table fixed to the top of stainless steel profiles and Z axis mounted to the steel profiles with the help of clamps. Rotary motion of X – Y axis stepper motors was converted to the linear motion with the help of trigger belt and pulley system and for Z axis stepper motor rotary motion was converted to the linear motion with ball-screw and linear bearings. At the same time resistances and PID-controlled thermostats were mounted to the housing. After mechanical works stepper motors and drivers were attached to the system.

ÖZET KAYNAK ROBOTU TASARIMI VE İMALATI Bu çalışmanın amacı üç eksenli nümerik kontrollü bir kartezyen kaynak robotunun tasarımını ve imalatını gerçekleştirmektir. Nümerik kontrollü sistemlerin makine mi yoksa robot mu olduğu hala tartışma konusu olmasıyla birlikte, bu çalışma boyunca robot kelimesi kullanılacaktır. Çalışmanın ikinci bölümünde, tarihleriyle birlikte kaynak metotları sunulmuş ve robotik kaynak teknolojisi hakkında kısa bilgiler verilmiştir. Tasarlanan robot nümerik olarak kontrol edilecektir. X, Y ve Z yönlerindeki temel hareketler için 3 hareket kaynağına ihtiyaç vardır. Hareket kaynağı olarak uygun maliyet ve hassasiyet özelliğinden dolayı step motorlar seçilmiştir. İmalat aşamasından önce nümerik kontrol prensipleri açıklanmış ve step motorlar hakkında temel bilgiler ayrıntılı olarak açıklanmıştır. Mekanik aksamların ön dizaynları CAD yazılımı (“Solidworks”) yardımıyla gerçekleştirilmiş ve üretim aşamasında, yapılan ön tasarıma uygun olarak imalat gerçekleştirilmiştir. Tasarım aşamasının ardından ilk olarak mekanik aksamlar için gereken desteğin sağlanması amacıyla bir adet şase üretilmiştir. Tasarlanan robotun bazı mekanik parçaları özel olarak üretilmiş, bazıları da standart parçalar olduklarından dolayı kullanıma hazır olarak tedarik edilmişlerdir ve üretilen şase üzerine monte edilmişlerdir. Kaynak robotunun tahrik sistemi üç adet step motor tarafından beslenmektedir. Bu üç adet step motor seri port çıkışlı kontrol kartı vasıtasıyla step motor sürücüleri tarafından kontrol edilmektedirler. Bunların yanında sabit DC voltajı üretimi için üç adet güç kaynağı kullanılmıştır. Kontrol kartlarının ve güç kaynaklarının panoya montajının ardından, adım miktarını ve yön tayinini belirleyecek sinyalleri seri port vasıtasıyla üretmek amacıyla MARELCNC programı kullanılmıştır. Üç eksenin hareketi için yapılan deneme sürüşlerinin ardından kaynak torcu için bir adet kavrama aparatı tasarlanmış ve üretimi yapılmıştır. Çalışmanın son adımı kaynak torcu aparatının torçla beraber kafa kısmına monte edilmesidir. Bu adımın da gerçekleştirilmesinin ardından kaynak robotunun kaynak denemeleri yapılmış ve başarılı sonuçlar elde edilmiştir.ABSTRACT DESIGN AND PRODUCTION OF A WELDING ROBOT The aim of this study is to design and produce a computer-based numerically-controlled three-axes Cartesian coordinate welding robot. Though it is still not certain whether the numeric controlled systems can be nominated as machines or robots, the word robot will be used throughout this project. In the second chapter, the welding methods along with their history are presented and general information about robotic welding technology is given briefly. The designed robot will be numerically controlled. For the head moves in X, Y and Z directions, three motion sources are needed. Step motors are chosen as motion sources because of their suitable cost and accuracy range. Numerical control principles and basic information about step motors are explained in detail before the manufacturing phase. Preliminary design of the mechanical components is made by CAD software (Solidworks) and during the manufacturing phase, the robot is manufactured in line with the preliminary design. After the design of the robot, the chassis is manufactured in order to ensure the required support to the mechanical components. Certain mechanical components of the designed robot are individually manufactured and some others are procured ready-made since they are standard parts. Finally they are mounted on the chassis. The actuation system of the welding robot is fed by three step motors. These three are controlled by step motor drivers via serial port interface card. Besides three power supply units are used for stable DC voltage generation. After the installation of controller units and power unit to a switch cabinet, MARELCNC program was used to generate signals of direction and step amount on the serial port. After having good results from the test runs of the robot, a holding component for the welding torch was designed and produced. The last step of the design was to mount the component on the head unit. After this step, test runs of welding robot were done with satisfactory results.

Hızlı Prototipleme Makineleri için ABS Tel Malzeme ÜretimiTezin amacı Hızlı prototipleme makinelerinde kullanılan maddelerin Türkiye'de üretilmesi ve kullanılan malzemelerin iyileştirilmesidir. Amacımız, Yurtdışından ithal edilen malzemelerin Türkiye'de üretilmesiyle beraber; maliyetlerinin düşürülmesi ve dışa bağımlılıktan kurtulunması, kullanılan malzemelerin iyileştirilerek daha iyi ürünler üretilmesi.Bu tez hızlı prototipleme makinelerinde kullanılan malzemelerin üretimini ve kullanımını incelemektedir. Doğru malzemeyi seçip ondan gerekli boyutlarda malzemeyi üretebilmek için, prototip makinelerinde hammadde olarak kullanılan malzeme ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) `nin üretimi, işlenmesi ve kullanımı hakkında bilgi sahibi olmak gerekiyor.Tezde öncelikle polimerler hakkında teorik incelemelere yer verildi. Ondan sonra polimerlerin, ABS'ninde içinde olduğu, termoplastikler anlatıldı. ABS'nin üretim methotları kullanım alanları ve özellikleri incelendi. Teorik inceleme kısmının en sonunda, hızlı prototipleme yöntemlerinden tezle ilgili olan yöntem FDM (Fused Deposition Modelling) ayrıntılı olarak anlatıldı. Bu kısımda son olarak, hızlı prototipleme makinelerinde kullanılmak için ABS malzemeyi işlediğimiz ekstrüzyon incelendi. Tezin deneyler ve sonuçları kısmında, değişik firmalardan alınan değişik özelliklere sahip ABS örneklerine testler yapıldı. Böylelikle istenilen malzemenin özelliklerini ve firmalardan alınan ABS' lerin arasında karşılaştırma imkanı doğdu. Bu testlerle malzemelerin içerikleri, çekme mukavemeti, sertliği, erime sıcaklıkları ve akış endeksleri incelendi. Bir diğer önemli özellik olan yüzey pürüzsüzlüğü yapılan kalıplar ve hassas ekstrüzyon işlemiyle elde edildi. Böylelikle doğru malzemeyi seçip bundan istenilen boyutlarda malzeme çekildi. Hızlı prototipleme makinesinde denenip sonuçları irdelendi.Hızlı prototipleme işlemi çok hassas bir işlem olduğundan kullanılan malzeme birinci öncelikle işlemin ve sonucun kalitesini etkileyen etmendir. Malzemelerin fiziksel ve termal özelliklerini bilip karşılaştırma imkanımız olduğunda bu işlem için kullanılması gereken doğru ABS malzemeyi seçmiş, böylelikle tezimizin amacına ulaşmış olduk. Production of ABS Wire Material for Rapid Prototyping MachineOur aim is producing of supply materials for Rapid Prototyping machine and improving materials properties . With the production of supply material in Turkey, which is exported, costs are decreased and escape from foreign dependence.This thesis investigates processes of support material and using of these materials in rapid prototyping machine. For production and selection to right material, we have to get information about production, processing and using of ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene).First, general information about polymers is given in Theoretical Investigation. Then, thermoplastics are described in detail. Hereafter, detailed information is given about ABS. At the end of the theoretical investigation part, process of Rapid Prototyping process FDM (Fused Deposition Modeling) and extrusion process of ABS will be explained.There are a lot of important points for production of supply material. We have to select the right material. There are too many types of material that used in Rapid Prototyping Machine. And there are a lot of important points such as Tensile strength, tensile modulus, elongation, melting temperature and mold flow index. Another point is smooth surfaces on these molds. Rough surfaces prevent ejection of the injection molded part and play a role in the overall quality of the final part.In experimental study, experiments are made on samples which have different properties. We produced ABS material for rapid prototyping machine. First, we purchased raw ABS materials from producers. That is the most important point which effects overall process. Then, we made extrusion process with extrusion machine. We have to know the physical properties of material to using in machine. Prototyping process is very sensitive process which can be affected by many disturbances. When we know physical values of samples of ABS, we realize the production is good or not. 95

ÖZETSONLU ELEMANLAR METODU İLE BİR DİREKSİYON ROT KOLUNUN YORULMA ÖMRÜNÜN SAPTANMASIBu tezin odak noktası bir midibüse ait direksiyon rot kolunun , farklı yol ve yüklenme şartlarında yorulma ömrünün saptanmasıdır. Yorulma ömrünün saptanmasında sonlu elemanlar metodu kullanılacak ve parçanın o şartlar altındaki yorulma ömrü saptanacaktır.Birinci ve ikinci bölümde, öncelikle yorulma kavramının ve hesap metotlarındaki gelişmelerin tarhsel gelişimi anlatılmıştır. Yorulmaya etki eden faktörler ve yorulma hasar teorileri detaylıca anlatılmıştır. Gerilme ve genleme tabanlı yorulma analizleri ve ömür hesap teknikleri anlatılmıştır. Son olarak ise ; diğerlerine göre daha yeni bir metot olan frekans alanında yorulma analiz metotları anlatılmıştır.Tezin uygulama bölümü olan üçüncü bölümde iki ayrı direksiyon rot kolu incelenmiş ve farklı yol ve yüklenme şartlarında yorulma ömürleri saptanmaya çalışılmıştır. Öncelikle her iki rot kolu için de aynı standartlarda belirtilen şartlarda yorulma analizleri yapılmış ve sonuçlar rot kolu imalatçısına yaptırılan yorulma testleri sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Daha sonra ömrü diğerine oranla daha yüksek olan rot kolu seçilmiş, bu rot kolu kullanılarak yol datası toplanmış olan başka bir çalışmadan, yol dataları alınmış ve o yol, yüklenme şartları için zamana bağlı yorulma analizleri yapılmıştır. Son olarak; aynı datalar frekans alanına çevrilmiş ve frekans alanında yorulma analizleri yapılmıştır. Zamana bağlı yorulma analizleri vefrekans alanında yapılan yorulma analizleri sonuçları karşılaştırılmış ve metotların birbirlerine göre üstünlükleri ortaya konulmuştur.Kasım , 2007Barış KOCA ABSTRACTFATIGUE LIFE PREDICTION OF A DRAG LINK BY USING FINITE ELEMENT METHODThe focus of this thesis is to find fatigue behaviour and fatigue life of a drag link in the different road and loading conditions. Finite element method was used for fatigue analysis and fatigue life of the drag link was predicted.Firstly , the historical changes in the concept of the fatigue and fatigue life calculation methods were explained in the chapter one and two. Factor affecting the fatigue performance was explained . Stress and strain based fatigue analysis methods were described clearly. Finally , fatigue life analysis in the frequency domain which is a new method relative to the others was explained .In the chapter three, two different steering drag links of a midibus were examined and fatigue life calculations of these two drag links were made. The fatigue life analysis in the time domain of the drag links were made in the static steering conditions and the results were compared with the test results made by the vendor of the drag links. In the next section , the drag link which has a greater fatigue life than the other was selected , the road loads were taken from another test report which was made by using the same drag link and the fatigue life of the drag link was computed by using the finite element method in the time domain. Finally , the same road loads were converted in the frequency domain and the fatigue life analysis of the same drag link were made in the frequency domain. The results from the time domain and the frequency domain were compared and the advantages of the fatigue life analysis in the frequency domain were expressed.November , 2007Barış KOCA 121

ÖZETBu projenin amacı hızlı prototipleme teknolojisini, avantajlarını, hızlı prototipleme (HP) makinelerinin teknolojisini, HP makinelerinin kontrolünü açıklamak ve FDM tipi bir hızlı prototipleme makinesin tasarımı ve üretimini yapmaktır. HP teknolojisi hakkında genel bilgiler açık bir şekilde açıklandı, ve HP teknikleri detaylı bir şekilde şematik çizimler kullanılarak tanımlandı. Her tekniğin önemli noktaları listelendi ve avantaj-dezavantajlarından bahsedildi.Tasarlanan makine nümerik olarak kontrol edilmeliydi. Kafanın X,Y ve Z yönlerinde hareket etmesi için 3 hareket kaynağına ihtiyaç vardır. Step motorlar uygun fiyatları ve isabet oranları münasebetiyle hareket kaynağı olarak seçildi. Nümerik kontrol temelleri ve step motorlarla ilgili temel bilgiler üretime başlamadan önce açık bir şekilde anlatıldı. Step motorların hareket kaynağı olarak seçilmesinden sonra, bu motorların sürücü birimleri yapıldı. Bu sürücülerin aynı zamanda bilgisayar ile bağlantıya geçmesi gerekir. Bunu sağlayabilmek için, paralel port ara yüzü üretildi. Step motorlar direk akıma(DA) ihtiyaç duyarlar. Bu akımı sağlayabilmek için yüksek dereceli güç kaynağı ünitesi yapıldı. Kontrolör ünitenin ve güç kaynağının bir kasaya montajından sonra, TUBOCNC programı yön ve step miktarı için gerekli sinyalleri üretmekte kullanıldı.Elektrik ve elektronik işlerinden sonra, FDM makinesinin şasesi çelik profiller ve sac metal kullanılarak üretildi. Çelik profiller ve sac metaller lineer kızaklara ve vidalı millere gerekli kaideyi oluşturmaları için birbirine kaynaklandılar. Şasenin imalatından sonra, lineer kızaklar ve vidalı miller gerekli yardımcı parçalar ile birlikte şaseye monte edildiler. 3 dairesel hareket vidalı mil ve lineer kızaklar kullanılarak lineer harekete dönüştürüldü. Aynı zamanda rezistanslar da sac metal gövdeye tutturuldu. Ve gövde özel bir seramik fiber izolasyon malzemesiyle kaplandı. Mekanik montajın tamamlanmasından sonra step motorlar ve sürücüler makineye eklendi. ABSTRACTThe aim of this project is to explain the rapid prototyping technology, advantages, technology of rapid prototyping (RP) machines, control of RP machines and design and produce a FDM type rapid prototyping machine. General information about RP technology is explained clearly, and RP techniques are described in detail with figures. Highlights of each technique listed and advantages-disadvantages are mentioned.The designed machine has to be numerically controlled. For the movement of head at X, Y and Z direction three motion sources are needed. Stepper motors are chosen as motion source because of their suitable cost and accuracy range. Numerical control principles and basic information about stepper motors are explained clearly before starting to produce the machine.After the decision of stepper motors as motion source, driver units of these motors were built. Also these drivers need to communicate with the computer. In order to achieve this, parallel port interface card was produced. Stepper motors need direct current (DC) to supply the direct current high rating power supply unit (PSU) was built. After the installation of controller units and power unit to a case, TURBOCNC program was used to generate signals for direction and step amount from parallel port.Afterwards electric and electronic works, the chassis of the FDM machine is built using steel profiles and sheet metal. Steel profiles are welded to each other in order to obtain the required base for the linear guideways and ballscrews. After production of the chassis, linear guideways and ballscrews are assembled to the chassis. Three rotary motions converted to linear motion by using ballscrews and linear guideways. Also resistances are mounted to the sheet metal body. And the body is covered with a special ceramic fiber isolation element. After completion of the mechanical assembly step motors and drivers are added to the machine.

ÖZETSAC ŞEKİLLENDİRMEDE YENİ BİR TEKNOLOJİ İÇİN BİLGİSAYARSİMÜLASYONU UYGULAMASISac şekillendirme düz bir sacı kopma ve istenilen sınırlar dışında incelme meydanagelmeden istenilen şekle dönüştürme işlemidir. Bu işlem uygun preslerde, parçanın şeklineözgü erkek ve dişi kalıp yüzeylerini barındıran bir kalıp ile gerçekleştirilir. Bu kalıplarınyapımında en zor ve masraflı işlem gerekli erkek ve dişi kalıp yüzeylerinin elde edilmesidir.Çok Noktalı Şekillendirme, parçaya özgü kalıp tasarımı işleminin yerini alabilecek esnek birkalıp düzeneğini ortaya koymuştur. Bu düzenekte küresel uçlu belli bir çaptaki pimlerdenoluşturulan erkek ve dişi kalıptan faydalanılır.Çalışmaya temel oluşturmak amacıyla şekillendirme yöntemi, sonlu elemanlar analizi,sac şekillendirme için simülasyon yazılımları, sonlu eleman modelleme ve önceden yapılmışolan çalışmalar hakkında genel bilgiler verilmiştir. Gerekli parçalar I-DEAS 10 NXprogramında modellenmiştir. Sonlu elemanların oluşturulması da aynı programdagerçekleştirilmiştir. Sınır şartları, malzeme özellikleri gibi analiz parametrelerini içeren sonluelemanlar modelinin oluşturulması için FEMB 28.0 programın kullanılmıştır. Sonlu elemanlarmodeli LS-DYNA 960 kullanılarak çözülmüş ve şekillendirme sonuçları, incelmeler veşekillendirilebilirlik diyagramlarının gözlenmesi için LS-POST 2.0 programı kullanılmıştır.Yöntem erkek parçanın sacı direkt şekillendirmesi, sacı tek ve iki yüzeyine kauçuk filmkonulması, şekillendirme esnasında saca hidrostatik basınç uygulanması ve sürtünmekatsayısının değiştirilmesi şekillerinde uygulanmıştır.Şekillendirme sonucu, şekillendirilebilirlik diyagramı, Şekillendirme Sınır Diyagramı(FLD) ve kalınlık incelmesi dağılımları simülasyon sonucu olarak elde edilmiş, resim vediyagram yardımıyla açıklanmıştır. Pimlerin batmasından kaynaklanan ufak çökmelerin önünegeçilemediyse de sac şekillendirilebilirliği tek kauçuk film ile hidrostatik basınca maruzbırakma uygulamalarında nispeten başarılı sonuç alınmıştır. Ayrıca sürtünme katsayısınınsonuca önemli etkisi bulunmaktadır. Ufak çökmelerin önceki çalışmalarda önüne geçilmişolması kullanılan temas algoritmalarının Çok Noktalı Şekillendirme için yeterli olmadığı,sürece özel bir algoritmanın oluşturulmasının doğru sonuca ulaştıracağı sonuçlarına varılmıştır. ABSTRACTA COMPUTER SIMULATION APPLICATION FOR A NEWTECHNOLOGY IN SHEET METAL FORMINGSheet metal forming is the process of converting a flat sheet of metal into a desiredshape without fracture and thinning outside the expected limits. This process is realized with atool that has necessary male and female die surfaces on appropriate press. While making thetool, most difficult and costly work is done during obtaining the essential male and female diesurfaces. Multi Point Forming has provided a flexible tooling system that may replace the partspecific tooling. Male and female die matrices developed from ball nosed punches with certaindiameter are used for the system.As an introduction to the study, general information about the forming method, finiteelement analysis, simulation software for sheet forming, finite element modelling and previousstudies were presented. Necessary parts were modelled in EDS/I-DEAS 10NX software.Meshing was achieved in the same software, as well. ETA/FEMB 28.0 software was utilized tobuild finite element model including the simulation parameters such as boundary conditionsand material properties. Finite element model was solved using LSTC/ LS-DYNA softwareand LS-POST software was used to observe the forming results, thinning and formabilitydiagram. This approach was applied as direct forming of sheet by male part, using a rubber padon one and both face of the sheet, applying a hydrostatic pressure onto the sheet duringforming and alternating friction coefficients.Forming results, Formability Diagram, Forming Limit Diagram and thickness reductiondistribution was obtained as simulation results and explained by means of figures anddiagrams. Although dimpling caused by penetration of pins could not be prevented, successfulresults were gained in the application of using single rubber pad and exposing to hydrostaticpressure. Furthermore, friction coefficient has significant effect to the results. It has beenconcluded that contact algorithms used, are not capable for Multi Point Forming and a specificalgorithm is to be developed to reach accurate result, from the fact that the dimpling waseliminated in previous studies.April 2006 Orkun TarakçıV 97

ÖZET BOYUTTAKİ ISI TRANSFERİ GOZ ONUNE ALINARAK SÜREKLİ LIPLARIN KESİTLERİNİN SICAK EKSTRÜZYONA BAĞLI RAMETRELERİNİN NÜMERİK ANALİZİ Ekstrüzyon, birçok karmaşık profilin betiminde kullanılan plastik şekil verme yöntemlerindendir. Ekstrüzyon, temelde bir baskı kuvvetiyle malzemenin bir kalıp içerisinden geçirilerek şekillenmesidir. Ekstrüzyon işleminin dizaynı ekstrüzyon sıcaklığı, kalıp geometrisi, kuvvet, sürtünme vb. çok parametrelere bağlıdır. Ekstrüzyon işlemi ve dizaynı genellikle tecrübe ve deneyimlere anmaktaydı. Son yıllarda ekstrüzyon dizaynı ile ilgili birçok nümerik simulasyonlar yapılmıştır. Bu sayede, daha iyi ve kaliteli dizaynlar elde edilebilmektedir. Böylece zaman, para, malzemeden de anılmaktadır. Bu tezde, çeşitli kesit şekilleri için sıcak ekstrüzyonun nümerik analizi incelenmiştir. Farklı durumlar iki kriter göz önüne alınmıştır: Gerilmeyi minimum ve hızı maksimum yapmak. Ağırlıklı fonksiyon odu kullanılarak, Pareto setler bulunmuştur. Pareto setler arasından parametrelerdeki değişimden en etkilenen nokta optimum nokta olarak seçilmiştir. Bu metodla bulunan sonuçlar daha dayanıklı ve yenilenilir dizaynlar oluşturmaktadır. ak 2004 Ayşegül KENTLİ ABSTRACT SUMERICAL ANALYSIS OF THE PARAMETERS RELATED TO HOT EXTRUSION OF SECTIONS THROUGH CONTINUOUS DIES CONSDERING HEAT TRANSFER IN THREE DIMENSIONS Extrusion is one of the plastic forming process used to produce complex profiles. Extrusion, asically is a process by pressing a billet of material through a die. Extrusion process design is depended n a lot of parameters like extrusion temperature, die geometry, force, friction etc. Design of extrusion ies and operation in extrusion companies was primarily based on trial and error. In recent years, a lot of umeric simulations about extrusion design has done. Therefore, better and more qualified designs are btained. So time, money and material are saved. In this thesis, numeric analysis of hot extrusion is investigated for various cross-sectional shapes, or each case, two objectives are taken into account for this multicriteria problem: Minimizing Stress and iaximizing Velocity. By using weighted function method, the optimum Pareto sets is found. Finding the ;ast sensitive point to variable changes among the obtained Pareto sets chooses the optimum point. The ;sults obtained from this methodology yield highly insensitive, robust and reliable designs. January 2004 Ayşegül KENTLİ vi 104

ÖZET YAPRAK YAYIN TEST SONUÇLARI VE SIMULASYON MODELİNİN KARŞLAŞTERILMASI Sanayideki Ürün Araştırma ve Geliştirme prosesleri ancak çok büyük masraflarla gerçekleştirilebilmektedir. Bunun en büyük nedeni ise uzun süren ve çok pahalı olan test prosedürlerinin gerçekleştirilmesidir. Günümüzde ise, bu masrafları olabildiğince aşağı çekebilmek için bilgisayar destekli programlar kullanılmaktadır. Yapılan bu tez çalışması ile; oluşturulacak makas modeli ile test ekipmanları aracılığı ile toplanacak olan verilerin karşılaştırılması yapılacaktır. Rijit Gövde Simulasyonu Yöntemiyle oluşturulan makas modelinin gerçeğe en yakın model olmasına gayret edilecektir. Yapılan bu araştırma ile, oluşturulan model ile gerçeğinin özellikleri birbirine yakın olup olmadığı ve eğer uygunsa yapılan çalışmalarda bu verilerin birbirinin yerine kullanılıp kullanılmayacağı incelenecektir. Eğer gerçeğine yakın bir model oluşturulabilir ise; Otomotiv sanayinde yeni bir ticari araç süspansiyonu dizayn aşamasında test ve prototip harcamalarını azaltarak Ürün geliştirme giderlerinin azaltılmasına yardımcı olacaktır. Yapılan çalışmada aşağıdaki metodoloji izlenmiştir. 1. Enternasyonl test prosedürlerine göre makasın Load-Deflection grafikleri INSTRON yardımıyla elde edilmiştir. Test spesimeni olarak seçilen makasın ağır şartlar için tasarlanmış olması sebebiyle test düzeneğinin kapasitesinin yetmediği görülmüş; standartlardan çok fazla sapmadan kurulan yeni düzenek ile Load- Deflection değerleri elde edilmiştir. 2. Test Araci olarak seçilen Ford-Cargo 2520 araç üzerinden 3-Boyutlu ivme ölçer yardımıyla LMS Road-Runner Data Acquisition bilgisayarı aracılığıyla ivivme-zaman datası toplanmıştır. Datalar CADA-X software yardımıyla temizlenerek ADAMS 'ta kullanılabilir hale getirilmiştir. 3. INSTRON testinden elde edilen sonuçlarla ve SAE HS J788'e uygun olarak 3-Link model ADAMS'da oluşturulmuştur. Quarter vehicle modelin esaslan dikkate alınarak oluturulan bu modele toplanan yol datası software ortamında tekrarlanmıştır. İki sistemin de INPUT datası aynı olup aks titreşimleridir. Süspansiyon sisteminin cevabı şasinin titreşimleri olup karşılaştırılması gerçekleştirilmiştir. Sisi sistemlerinin birbirine benzer olması beklenmiştir. Ancak aşağıda belirtilen nendenler sebebiyle tam anlamıyla birbiriylr örtüşen sonuçlar elde edilememiştir. a. Sistem üzerinde bulunan non-lineer parçaların modellenmesinde kullanılan software'in yataersiz kalması. b. Araç üzerinde bulunan sürtünme elemabları, lastik burçlar gibi malzemelerin ihmal edilmiş olması. c. Kullanılan taşıt modelinin 6x2 tandem süspansiyona sahip araç için uygun olmaması. Yapılan bu çalışmada sonuç itibari ile elde edilen veriler gerçek değerler ile birebir örtüşmemesine rağmen amacına ulaşmıştır. Çünkü kullanılan bu yöntemin kullanılması ile elde edilen sonuçlar temel alınarak araç geliştirme sürecinde kullanılmış ve az da olsa tasarlanan Ürün geliştirme masraflarının azalmasına yardımcı olmuştur. Haziran, 2003 Emre TANAYDIN ABSTRACT COMPARISON OF THE SIMULATION AND TEST VALUES OF A LEAF SPRING In Industry, product development work has high expenses. The reason of these high expanses is long lasting and expensive test procedures. In our century in order to decrease the expenses computers, simulators and models are being used. With this thesis the behavior of a spring will be modeled and will be compared with the behaviors ( data collected with test instruments ) of a real leaf spring. In this thesis, a simulation created with rigid body simulation method and the test values of a leaf spring will be compared. Aim is to make the most similar model of the spring. With this research, it is intended to determine whether the model and the real characteristics are similar or can be used instead of each other. If a similar model can be determined; it may help to decrease the product development expenses in automotive industry, while a new suspension system is being designed for commercial vehicles. Following procedure is applied during this research. 1. Load-Deflection curves of the leaf spring are obtained on the INSTRON test bench. The multi layer leaf spring was designed to be used in rough conditions, because of this reason it is observed that capabilities of the test bench were not enough. Without causing too many deviations from worldwide standards test bench is re-designed to obtained load-deflection curves. 2. By using LMS Road-Runner Data acquisition computer and three dimensional accelerometers acceleration-time data is collected from test vehicle Ford Cargo 2520. Collected is analyzed and cleaned to be used in ADAMS by the help of CADA-X software. 3. Suitable 3-Link model is constructed using the test outputs observed from INSTRON according to SAE HS J788. Collected road data with LMS Road Runner was applied on the model that is constructed on the basis of Quarter vehicle VImodel principles. The INPUT data for both systems are vibrations of the axle. The responses of the systems are the vibrations of the chassis. The responses (Acceleration-time graph of the chassis) of the systems were expected to be similar. However; because of the reasons shortly summarized below, ADAMS output did not cover completely the Road-Runner output data. Incapability of the software on modeling non-linear parts on the system, vehicle components like friction elements, rubber bushings were neglected, being not suitable of the constructed model for 6x2 tandem suspended heavy truck. As a conclusion, this research reached its' aim in spite of the observed output data not covering completely the real road load data. Because the results observed by using this method is taken as basis for development of suspension system design and contributed reducing product development expenses. July, 2003 Emre TANAYDIN Vll 59

ÖZET TİTANYUM DİŞ İMPLANTASYONLARINDAKİ GEVŞEME PROBLEMİNİN KONTAK MEKANİZMASI MODELLEMESİ YARDIMIYLA GİDERİLMESİ Dişçilikte kullanılan çeşitli implant sistemleri mevcuttur. Bu sistemlerin amacı, biyolojik veya mekanik açıdan herhangi bir probleme yol açmadan kolaylıkla monte ve demonte edilebilen rijit yapılar oluşturmaktır. Fakat pratikte üstesinden gelinmesi gereken birtakım problemler vardır. Vida gevşemesi implant sistemlerinde karşılaşılan en önemli sorunlardan birtanesidir. Bu gevşemeyi önlemek amacıyla tutucu vidalara öngerilme uygulanır. Buna rağmen öngerilme uygulanması gevşemeyi tamamen önlemez. Bu çalışmada, rondela kullanımının değişik implant sistemlerindeki tutucu vidada oluşan gevşeme koşullan üzerindeki etkisi üç boyutlu modeller üzerinde sonlu elemanlar simülasyonu ile incelenmiştir. Bu işlemlerin yapılması için ANSYS 5.5 bilgisayar programı kullanılmıştır. Çözülmesi gereken problemin temel olarak kontak mekaniği problemini teşkil etmesinden dolayı, kontak mekaniği ve sürtünme kanunları ile genel bilgi çalışmaya hazırlık amacıyla önceden verilmiştir. Analiz edilmek üzere üç değişik implant sistemi modellenmiştir. implant sistemini oluşturan katı parçalar tek tek modellendikten sonra parçalar sonlu elemanlara ayrılmıştır. Bu işlemi müteakiben parçaların montaj durumunda oluşan kontak yüzeyleri belirlenmiştir. Yapılan sonlu elemanlar analizinin tüm aşamaları çalışmanın ana bölümlerinde sunulmuştur. Analiz sonuçları açısından grafik üzerinde üç model için gevşemenin oluşması için gereken eksenel şekil değiştirme ile uygulanan öngerilme arasındaki ilişki verilmiştir. Bununla birlikte üç implant sistemindeki altın tutucu vida ve titanyum dayanak vidada oluşan gerilme dağılımları incelenmiştir. Yapılan çalışma rondelanın gevşeme problemine karşı önemli bir etkisinin bulunduğunu göstermektedir. Bununla birlikte rondela kullanımının implant sisteminin şekil değişimine karşı esnekliğini arttırdığı ve sistemdeki parça sayısının artmasının da sistemin esnekliğini arttırdığı gözlenmiştir. Eylül, 2002 Kamil Cansu iv ABSTRACT CONTACT MECHANICS MODELLING IN TITANIUM TOOTH IMPLANTS TO IMPROVE LOOSENING PROBLEM. There are many implant systems in dentistry. The aim of these systems is to maintain a rigid structure which must be easily assembled and disassembled without causing any biological or mechanical problem. However in practice there are some problems that must be overcome. One of the important problems in dental implant systems is screw loosening. In order to prevent this loosening a preload is applied to the retaining screw. However, this measure has not been able to eliminate its occurrence. The effect of a washer in different implant systems on the loosening conditions of the retaining screw was investigated using a finite element simulation in 3 Dimensional models in this study. ANSYS 5.5 software was used to make the analysis. In this study a complete finite element analysis simulation of a contact problem was presented. Three different implant systems were modeled for this study to be analyzed. For the purpose of a preparation for the study, the general information about the contact mechanics and friction laws were given as a general background. So after modelling the solid parts individually, meshing procedure was done and the contact surfaces were defined between them due to the assembly of them. The steps of a finite element analysis to be made were followed to reach the results as it was given in the main text of the study. As the results of the analysis, the relationship between the preload and the axial deformation required for loosening was investigated on a graph for the three models. The stress distributions of the three implant systems with the gold retaining screw and the titanium abutment screw were also examined in the study. The simulation indicated that a washer has an important affect against loosening. It was also observed that it increases the flexibility of implant system against the deformation and the implant systems having more parts shows more flexibility. September, 2002 Kamil Cansu 67

ÖZET YÜKSEK TEKNOLOJİ POLİMERİ ABS'NİN BİR JANT KAPAĞI İÇİN NONLİNEER KALIP AKIŞ ANALİZİ. Plastik enjeksiyon, eriyik hâldeki plastiği bir kalıbın içine basınç altında doldurarak ve belli bir döngüyü tekrarlayarak ürün elde etme yöntemidir. Karmaşık şekilli plastik parçaların üretiminde en yaygın olarak kullanılan ve aynı zamanda en kaliteli sonuçlan veren yöntemdir. Kullanılmaya başlandığı 1870'lerden bu yana, plastik enjeksiyonda büyük gelişmeler ve iyileştirmeler sağlanmıştır. Ancak, sayısız değişik parça üretildiği için halen üretim aşamasında ürün geometrisine özgü çeşitli problemlerle karşılaşılabilmektedir. Bu problemler kısaca, dolum, ürün kalitesi, soğuma ve eğilme problemleri olarak sıralanabilir. Sonlu elemanlar analizi yapılarak, bu problemleri ortadan kaldırmak için gereken parametreler elde edilmiştir. Sonlu eleman analizi için Moldflow Plastics Insight 2.0 kullanılmıştır. Çalışmaya temel oluşturmak amacıyla plastik enjeksiyon, polimerler ve sonlu eleman metodu hakkında teorik bilgi ilgili bölümlerde verilmiştir. Bu çalışmada bir jant kapağı üzerinde gerekli sonlu eleman analizleri yapılmıştır. Jant kapağı, Unigraphics vl 8.0.4.2 kullanılarak modellenmiştir. Parça modellendikten sonra, parça, yolluk ve soğutma kanalları üzerinde sonlu elemanlar oluşturmak amacıyla I- Deas Master Series v9m2 kullanılmıştır. Son olarak, enjeksiyon noktası ve eğilme kısıtlan gibi sınır koşullan, I-Deas ve Moldflow programlan kullanılarak verilmiştir. Genel sonlu eleman analiz prosedürü uygulanarak sonuçlan çalışmanın ana bölümlerinde verilmiştir. Gerekli plastik enjeksiyon parametreleri, yeterli soğumayı sağlayacak bir soğutma kanalı tasarımı ve eğilmeleri gidermek için gerekli parametreler, analizin sonuçlan olarak elde edilmiş ve bunlar şekiller ve grafikler yardımıyla açıklanmıştır. Çalışmanın sonunda ütüleme basıncı ve soğutma kanalı tasarımının, jant kapağının enjeksiyonunda en çok göz önünde bulundurulması gereken parametreler olduğu kanısına varılmıştır. September, 2002 Sarp Eğilmez ABSTRACT NONLINEAR MOLDFLOW ANALYSIS OF THE HI-TECH POLYMER `ABS` FOR A HUB CAP. Injection molding is a cyclic process of forming plastic into a desired shape by forcing the material under pressure into a cavity. It is one of the most common and versatile operations for mass production of complex plastics parts with excellent dimensional tolerance. Since its introduction in the early 1870s, the injection molding process has undergone significant modifications and improvements. However, still many problems can occur during different steps of this cyclic process. Briefly, these problems can be grouped as filling, product quality, cooling and warpage problems. To overcome these problems, several cycle parameters are investigated using a finite element analysis simulation. Moldflow Plastics Insight 2.0 is used to perform the analysis. For the purpose of a preparation for the study, the general information about injection molding, polymers and REM were given as a general background. In this study a complete finite element analysis simulation of injection molding for a hub cap is presented. A hub cap is modeled for this study using Unigraphics vl 8.0.4.2. After modelling the part, meshing procedure was done defining the shell mesh, runner mesh and cooling line mesh using I-Deas Master Series v9m2. Finally, necessary boundary conditions such as the injection location and warpage constraints are given using both I-Deas and Moldflow. So the steps of a finite element analysis were followed to reach the results as they are given in the main text of the study. As the results of the analysis, cycle parameters of the injection molding process, a sufficient cooling design and necessary parameters to reduce warpage were obtained. It was also observed that, packing pressure profiles and cooling design are the most important parameters to be considered during injection molding of the hub cap. September, 2002 Sarp Eğilmez vı 114