What question did this study set out to answer?

This research aims to design, produce, and validate a 3D printed dynamometer to measure cutting forces and moments during machining.

April 17, 2026Necmettin Erbakan Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi0 citationsOpen Access

3D Printing-Based Machinability Dynamometer: Design, Production, and Testing Process

MKMuhammet Mevlüt KaracaKarabük University İEİsmail Esen SPSafa PolatKarabük University

Key Points

This research aims to design, produce, and validate a 3D printed dynamometer to measure cutting forces and moments during machining.
Designed a dynamometer using SolidWorks software.
Analyzed structural integrity with finite element method (FEM) in ANSYS.
Manufactured using Fused Filament Fabrication (FFF) technology.
Conducted measurements with two S-type load cells and an Arduino-based data collection system.
Performed validation tests under quasi-static conditions.
Assessed accuracy and reliability of measurement results.
Achieved a measurement accuracy of 93% during validation tests.
Demonstrated that the dynamometer provides reliable and repeatable measurement outcomes.
FEM results confirmed safe operation under targeted static loading conditions.

Abstract

Delme işlemleri sırasında ortaya çıkan kesme kuvvetleri ve momentlerin doğru bir şekilde ölçülmesi, takım performansının değerlendirilmesi, malzeme işlenebilirliğinin analiz edilmesi ve işlem parametrelerinin optimize edilmesi açısından kritik öneme sahiptir. Bu amaçla, düşük maliyetli 3D baskı teknolojisi kullanılarak özel bir dinamometre cihazı tasarlanmış, üretilmiş ve doğrulanmıştır. Cihazın CAD modeli SolidWorks yazılımında oluşturulmuş, yapısal yeterliliği ANSYS ortamında sonlu elemanlar yöntemi (FEM) ile analiz edilmiştir. Gövde, FFF (Fused Filament Fabrication) yöntemiyle üretilmiş, ölçümler ise eksenel kuvvet (Fz) ve moment (Mz) değerlerini algılayan iki adet S tipi yük hücresi ve Arduino tabanlı bir veri toplama sistemi ile gerçekleştirilmiştir. Üniversal basma-çekme test cihazında yarı-statik koşullarda yapılan doğrulama testleri, cihazın güvenilir ve tekrarlanabilir ölçüm sonuçları verdiğini ve %93 doğruluk oranına ulaştığını göstermiştir. Ayrıca FEM sonuçları, sistemin hedeflenen statik yükleme koşullarının üzerinde de güvenli çalışabildiğini ortaya koymuştur. Bu çalışma, 3D baskının düşük maliyetli ve özelleştirilebilir işlenebilirlik test sistemlerinin geliştirilmesinde etkin bir şekilde kullanılabileceğini ortaya koymaktadır.

问 AI

Bookmark

View Full Paper