Design of a bicycle suspension linkage arm using topology optimization and manufacturing through additive manufacturing method
Topoloji optimizasyonu ile bisiklet süspansiyon bağlantı kolunun tasarımı ve eklemeli imalat yöntemi ile üretimi
- Tez No: 963410
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL BÖĞREKCİ, DR. ÖĞR. ÜYESİ HİLMİ SAYGIN SUCUOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Aydın Adnan Menderes Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Topoloji optimizasyonu, ileri seviye mühendislik çalışmalarının yürütüldüğü havacılık, otomotiv ve savunma sanayii alanlarında sıklıkla tercih edilen ve parçanın rijitliğini arttırırken minimum malzeme kullanımını amaçlayan bir yöntemdir. Bu yöntem parça tasarımını optimize ederken geleneksel imalat yöntemleri ile üretilmesi zor karmaşık geometriye sahip tasarımların ortaya çıkmasına neden olmaktadır. Karmaşık geometriye sahip bu tasarımların eklemeli imalat yöntemi ile üretilmesi topoloji optmizasyonu metodunun işlevselliğini arttırmaktadır. Eklemeli imalat yöntemi, kullanılcak malzeme tipine göre değişen üretim metodları bulunmaktadır her ne kadar farklı üretim metodları olsa da temel mantığı kullanılacak olan malzemeyi ergiterek katman katman parçayı üretmektedir. Bu metod dünya genelinde üst seviye firmalar tarafından özellikle prototip üretimi için tercih edilmektedir, ülkemizde de eklemeli imalat yöntemine olan ilgi son zamanlarda artarak devam etmektedir. Bu tez kapsamında amaç dünya genelinde sıklıkla tercih edilen topoloji optimizasyonu ve eklemeli imalat yöntemi metodunun sadece havacılık, savunma ve otomotiv gibi yüksek mühendislik gerektiren alanlar için değil üretimin olduğu her alan da tercih edilmesinin uygun olduğunu ve özellikle az malzeme ile daha çok mukavemet felsefesinin her sektörde tercih edilebilir olduğunu kanıtlamayı amaçlamış ve dünya üzerinde sıklıkla kullanılan bu yöntemlerin ülkemiz sanayiisi içinde tercih edilebilir metodlar olduğunu göstermek istemiştir. Çalışmada ilk olarak tasarım gerekliliklerini yerine getirecek kaba model oluşturulmuş ve bu model üzerinden topoloji optimizasyonu gerçekleştirilmiştir.Topoloji optimizasyonu ile eklemeli imalata uygun AlSi10Mg malzeme kullanılarak oluşturulan son tasarımda ilk oluşturulan kaba modele göre %59.1 daha hafif bir yapı elde edilmiş ve kaba modelde elde edilen mekanik özelliklerden kayıp minimum derecede olmuştur. Elde edilen sonuçlar ile bu çalışmada optimize edilmiş olan tasarımların sonlu elemanlar metodları ile doğrulanarak topoloji optimizasyonu ve eklemeli imalat yönteminin tasarımsal ve üretimsel katkılarına ışık tutmayı amaçlamıştır.
Özet (Çeviri)
Topology optimization is a widely preferred method in advanced engineering fields such as aerospace, automotive, and defense industries, aiming to maximize structural stiffness while minimizing material usage. Although it optimizes part geometry, this method often results in complex shapes that are difficult or even impossible to manufacture using traditional production techniques. The compatibility of these intricate geometries with additive manufacturing technologies significantly enhances the practicality and applicability of topology optimization. Additive manufacturing (AM) encompasses various production techniques depending on the material type; however, the underlying principle involves layer-by-layer fabrication of the component by melting the selected material. This technique has become increasingly popular worldwide, particularly for prototype production among leading industrial firms. Interest in additive manufacturing has also been growing steadily in Turkey in recent years. Within the scope of this thesis, the primary objective is to demonstrate that the methodology of topology optimization combined with additive manufacturing, which is widely adopted globally, should not be considered solely for fields requiring high-level engineering such as aerospace, defense, and automotive industries. Instead, it is argued that these methods are suitable for application across all areas of production. In particular, the philosophy of achieving greater strength with less material is presented as a viable approach in every sector. Furthermore, this study aims to show that these methods, which are frequently employed worldwide, can also serve as practical and effective techniques for the Turkish manufacturing industry. In the study, an initial bulk model that fulfills the design requirements was first developed, and topology optimization was subsequently performed on this model. Through the optimization process, a final design was obtained with using AlSi10Mg material suitable for additive manufacturing, resulting in a structure that is 59.1% lighter than the initial bulk model, while maintaining minimal loss in the mechanical properties achieved in the original design. The findings of this study, validated through finite element methods, aim to shed light on the design and manufacturing contributions of topology optimization and additive manufacturing, thereby underlining their potential to advance engineering practices across various industries.
Benzer Tezler
- Pedal destekli dört tekerli yük taşımaya uygun bisiklet tasarımı ile sürdürülebilir ulaşıma etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects on sustainable transportation with the design of a pedal-assisted four-wheeled cargo bicycle
MEHMET YASİN HAMZAOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Endüstri Ürünleri TasarımıKarabük ÜniversitesiEndüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA YAŞAR
- Engineering concepts in industrial product design with a case study of bicycle design
Endüstriyel ürün tasarımında mühendislik kavramlarının bisiklet tasarımı üzerinde incelenmesi
ELİF KOCABIYIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Endüstri Ürünleri Tasarımıİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüEndüstri Ürünleri Tasarımı Ana Bilim Dalı
PROF.DR. CAN ÖZCAN
- Stages and methods of creativity in an industrial product development (with a case study in bicycle design)
Başlık çevirisi yok
ASLAN RIZA
Yüksek Lisans
İngilizce
1998
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüEndüstri Ürünleri Tasarımı Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CAN ÖZCAN
- Kültürel peyzaj koridoru olarak şehirlerarası bisiklet güzergahı planlaması ve tasarım ilkeleri: İzmir-Çanakkale güzergahı örneği
Planning of intercity bicycle route as a cultural landscape corridor and design principles: study of Izmir-Canakkale route
GÖZDE OK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Peyzaj MimarlığıAnkara ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞÜKRAN ŞAHİN
- Analysis of public use bicycle systems from a product-service system perspective
Kamuya ait bisiklet sistemlerinin ürün-hizmet sistemi açısından incelenmesi
DUYGU KESKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Şehircilik ve Bölge PlanlamaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiEndüstri Ürünleri Tasarımı Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NAZ BÖREKÇİ