1 Araştırma Yöntemi

1.1 Tasarım Çerçevesi

İş akışı, her bir üretim aşamasının (katmanlı imalat, CNC işleme ve finisaj) katkısını izole etmek için yapılandırıldı. Basamaklı omuzlara ve iç kanallara sahip silindirik bir test bileşeni, geometrik sapmaya karşı duyarlılığı sağlamak için seçildi. Tekrarlanabilirliği sağlamak için tüm üretim parametreleri, tekrarlanan denemelerde sabit tutuldu.

1.2 Veri Kaynakları

Boyutsal ve yüzey verileri, aynı işlem ayarları altında üretilen 30 örnekten elde edildi. Ölçümler, bir koordinat ölçme makinesi (CMM), bir lazer konfokal mikroskop ve sıcaklık ve mil yükünü kaydeden işlem içi sensörler ile alındı. Bu cihazların seçimi, kalibrasyon kolaylıkları ve ölçüm doğruluğunu oturumlar arasında yeniden üretebilme yeteneklerine dayanıyordu.

1.3 Ekipman ve Modeller

• 3D Yazıcı: SLM sistemi, 200 W fiber lazer, 30 µm katman kalınlığı
• CNC Makinesi: Otomatik takım telafili 5 eksenli işleme merkezi
• Finisaj Araçları: CBN freze kafası, elmas aşındırıcı ortam
• Veri Modeli: Tekrarlı ölçüm ANOVA ile doğrulanmış, sapma tahmini için regresyon modelleri
• İşleme ve finisaj adımlarında kullanılan tüm parametreler, tam deneysel tekrarlanabilirliği sağlamak için Ek A'da listelenmiştir.

2 Sonuçlar ve Analiz

2.1 Boyutsal Doğruluk

Tablo 1 üç koşul genelindeki ortalama boyutsal sapmayı göstermektedir.
Hibrit numuneler, ±0.015 mm altında bir sapma korurken, katmanlı imalatla üretilen parçalar için bu değer ±0.042 mm idi. Bu iyileşme, işleme sonrası malzeme yeniden dağılımının katman bazlı ısı birikimi etkilerini telafi ettiğini bildiren çalışmalarla uyumludur [1].

2.2 Yüzey Pürüzlülüğü

Hibrit finisaj, Ra değerini ortalama 12.4 µm değerinden 1.8 µm değerine düşürdü, bu durum Şekil 1 'de özetlenmiştir. Finisaj adımı, kısmen birleşmiş parçacıkları ortadan kaldırdı ve merdiven basamağı yapaylıklarını azalttı.

2.3 İşlem Verimliliği

Çevrim süresi analizi, geleneksel eksiltmeli işleme yöntemine kıyasla genel işlem süresinde %23'lük bir azalma olduğunu göstermektedir. Takım yükü kayıtları, katmanlı ön şekillendirmeden sonra kalan daha küçük işleme payı nedeniyle mil torkunda %9-12'lik bir azalma olduğunu gösterdi.

2.4 Karşılaştırmalı Yorum

Önceki araştırmalarla [2,3] çapraz referans, boyutsal iyileşmenin hibrit imalat beklentileriyle uyumlu olduğunu göstermektedir. Ancak, yüzey kalitesi iyileşmesinin büyüklüğü, katmanlı imalat aşamasında rafine edilmiş sıcaklık kontrolü nedeniyle daha önce bildirilenlerden daha yüksektir.

3 Tartışma

3.1 Bulguların Yorumlanması

Sonuçlar, hibrit iş akışlarının metal toz füzyonunun tipik termal kararsızlığını telafi ettiğini göstermektedir. Basılı geometriye tasarlanan işleme payı, ısı kaynaklı deformasyon bölgelerini etkili bir şekilde ortadan kaldırır. Daha düşük takım yükü, kesme kenarlarında azalan mekanik gerilimi gösterir ve çevrim süresi kararlılığına katkıda bulunur.

3.2 Sınırlamalar

Çalışma, tek bir geometri ve metal alaşımına odaklanmıştır. Sonuçlar, daha karmaşık iç yapılar veya farklı termal genleşme katsayısına sahip malzemelerle değişiklik gösterebilir. Ayrıca, yalnızca bir finisaj aracı türü değerlendirilmiştir.

3.3 Pratik Etkileri

Hızlı yinelemeler gerektiren endüstriler (robotik, havacılık bileşenleri ve özelleştirilmiş tıbbi cihazlar gibi), tam eksiltmeli iş akışları olmadan hassasiyet elde etmek için hibrit imalattan yararlanabilir. İşleme süresindeki azalma, özellikle küçük partili özel siparişler için önemlidir.

4 Sonuç

3D baskı, CNC işleme ve yüzey finisajını birleştiren entegre yaklaşım, boyutsal doğruluğu ve yüzey tutarlılığını iyileştirirken çevrim süresini azaltır. İş akışı, katmanlı imalatın neden olduğu geometrik bozulmayı ele alır ve daha sıkı tolerans gereksinimlerini destekler. Gelecekteki çalışmalar, çok malzemeli bileşenleri, uyarlanabilir finisaj takım yollarını ve model odaklı işlem optimizasyonunu inceleyebilir.