2026-03-262026-03-26https://hdl.handle.net/20.500.14901/1089Havacılık uygulamalarında kullanılan parçalarda, tamamen dolu (bulk), rijit ve ağırlığı yüksek olan malzemelerin yerine, hücresel kafes yapılarından oluşan hafif ve dayanıklı yapıların kullanılmasına yönelik bir eğilim oluşmuştur. Karmaşık geometriye sahip parçaların tasarım aşamasında sıklıkla kullanılan yaklaşımlardan birisi topoloji optimizasyonudur ve kafes örgü yapılarının üretilebilmesi için en uygun ve hızlı yöntemlerden birisi ise eklemeli/katmanlı üretim teknolojileridir. Bir eklemeli üretim yöntemi olan Seçici Lazer Ergitme (SLE) yöntemi, lazer ile sağlanan ısı girdisi ortamında vakuma ihtiyaç duymayarak bakım maliyetlerinin nispeten düşüklüğü ve proses kolaylığı sebebiyle fonksiyonel metalik parçaların üretiminde tercih edilen bir yöntemdir. Bu yöntemle üretilen parçaların mekanik özellikleri, üretimde kullanılan parametre/stratejilerden ve üretim sonrası uygulanacak ısıl işlemlerden büyük oranda etkilenmektedir. Bu etki optimizasyon probleminin tanımlanmasında genelde parçanın maruz kaldığı yüklerdeki varyasyonlar ile malzemedeki belirsizliklerin dikkate alınmasını gerektirir. Dolayısı ile üretimde ve üretim sonrası ısıl işlemlerde kullanılacak parametrelerin, malzemenin mekanik özellikleri üzerindeki etkisinin bilinmesi/kontrol edilmesi ve optimum üretim şartlarının belirlenmesi son derece önemlidir. Literatürde Ti-6Al-4V alaşımından üretilmiş kafes yapıların mekanik özelliklerinin incelendiğinde, genellikle lazer üretim parametreleri sabit tutularak tek bir enerji yoğunluğunda farklı kafes türlerinin ve doluluk oranlarının etkileri incelenmiştir. Halbuki kafes yapıyı oluşturan çubuk elemanların mikroyapısını ve yoğunluğunu önemli oranda etkileyen proses parametrelerinin optimize edilmesi son derece önemlidir. Literatürdeki bir diğer önemli eksiklik, SLE yöntemindeki üretim stratejilerinin parametrik olarak değiştirilmesi ve üretimden sonra mikroyapı ve kalıntı gerilmeleri büyük oranda etkileyecek olan ısıl işlemlerin dinamik özellikler üzerindeki etkilerinin henüz incelenmemiş olmasıdır. Ayrıca literatürdeki testler genellikle standart deney numuneleri üzerinden yapılmış olup, elde edilen sonuçlar somut bir ürün üzerinde denenerek, konvansiyonel üretim yöntemleri ile üretilmiş parçalar ile bir karşılaştırma yapılmamıştır. Bu sebeple önerilen projede, ilk olarak eklemeli üretim cihazının optimum proses parametre değerlerini tahminleyen bir matematiksel model kurmak ve bu çalışmalar kapsamında elde edilen üretim parametrelerindeki varyasyonları/belirsizlikleri, nihai ürünün istenilen özelliklere sahip olacak şekilde tasarlanabilmesi için güvenirlik-esaslı topoloji optimizasyon problem tanımında kullanacak bir yaklaşım geliştirilmesi hedeflenmektedir. Sonraki adımlarda ise SLE metodu kullanılarak farklı kafes yapıları, doluluk oranları ve değişken lazer üretim parametreleri ile üretilmiş Ti-6Al-4V alaşımının mikroyapısal ve mekanik özelliklerinin incelenmesi ve optimum üretim parametrelerinin saptanması hedeflenmektedir. Belirlenen optimum üretim ve ısıl işlem parametreleri kullanılarak kafes örgü yapısına sahip numuneler üretilerek farklı sıcaklıklarda statik ve dinamik özellikleri test edilecektir. Projenin teorik kısmında ise kafes örgü yapısına sahip deney numunelerinin ve nihai ürünün statik ve dinamik özellikleri sonlu elemanlar yöntemi ile incelenerek konvansiyonel bir ürünle karşılaştırılacaktır.In aerospace applications, there is a trend towards using lightweight and durable structures composed of cellular lattice structures instead of completely solid (bulk), rigid, and heavy materials for parts. Topology optimization is one of the approaches frequently used in the design phase of parts with complex geometries, and additive manufacturing technologies are one of the most suitable and fastest methods for producing lattice structures. Selective Laser Melting (SLE), an additive manufacturing method, is preferred in the production of functional metallic parts due to its relatively low maintenance costs and ease of process, as it does not require a vacuum in a heat input environment provided by a laser. The mechanical properties of parts produced by this method are largely affected by the parameters/strategies used in production and the heat treatments applied after production. This effect generally requires considering variations in the loads to which the part is subjected and uncertainties in the material when defining the optimization problem. Therefore, it is extremely important to know/control the effect of the parameters used in production and post-production heat treatments on the mechanical properties of the material and to determine the optimum production conditions. In the literature, when the mechanical properties of lattice structures made from Ti-6Al-4V alloy are examined, the effects of different lattice types and infill ratios are generally investigated at a single energy density while keeping laser production parameters constant. However, optimizing the process parameters, which significantly affect the microstructure and density of the rod elements forming the lattice structure, is extremely important. Another significant gap in the literature is the lack of investigation into the effects of parametric modifications in SLE production strategies and heat treatments, which greatly affect microstructure and residual stresses after production, on dynamic properties. Furthermore, tests in the literature are generally performed on standard test specimens, and the results obtained have not been tested on a concrete product and compared with parts produced by conventional production methods. Therefore, in the proposed project, the first goal is to establish a mathematical model that estimates the optimum process parameter values ​​of the additive manufacturing device, and the second is to develop an approach that uses the variations/uncertainties in the production parameters obtained within the scope of these studies in the definition of a reliability-based topology optimization problem so that the final product can be designed with the desired properties. The next steps aim to investigate the microstructural and mechanical properties of Ti-6Al-4V alloy produced with different lattice structures, infill ratios, and variable laser production parameters using the SLE method, and to determine the optimum production parameters. Using the determined optimum production and heat treatment parameters, samples with a lattice structure will be produced and their static and dynamic properties will be tested at different temperatures. In the theoretical part of the project, the static and dynamic properties of the experimental samples with a lattice structure and the final product will be investigated using the finite element method and compared with a conventional product.