Bursa Technical University Institutional Repository
Not a member yet
2618 research outputs found
Sort by
Developing the properties of polymer based composites materials by manufacturing with additive manufacturing
No full textLisansüstü Eğitim Enstitüsü, İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim DalıYüksek mukavemet, yüksek darbe dayanımı ve düşük yoğunluğun önem arz ettiği günümüz mühendislik malzemelerinde sandviç kompozit yapılar oldukça yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Gelişen üç boyutlu yazıcı teknolojisi özellikle karmaşık şekilli mühendislik malzemelerinin üretiminde zor ve uzun proses basamaklarına sahip geleneksel üretim yöntemlerinin yerini almaya başlamışlardır. Yapılan bu tez çalışmasında ticari akrilonitril bütadien stiren (ABS) ve ticari polikarbornat akrilonitril bütadien stiren alev geciktirici (PC/ABS) filamentleri ile düz plaka numuneler FDM yazıcıda basılmış olup mekanik özellikleri incelenmiştir. Elde edilen çekme testi sonucuna göre ABS ve PC/ABS malzemelerine ait maksimum gerilmenin sırasıyla 27,79 MPa ve 29,09 MPa olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Darbe testi sonuçlarına göre ABS ve PC/ABS malzemelerine ait absorbe edilen enerji sırasıyla % 17,69 ve %32,70 olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Elde edilen verilere göre kompozit yapının darbe dayanımının ve absorbe ettiği enerjinin daha yüksek olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Ticari olarak temin edilen ABS ve PC/ABS filamentlerinin mekanik özelliklerine kıyasla elde edilen sandviç numunelerin mekanik özelliklerinin daha düşük olduğu sonucu elde edilmiş olup yazıcı parametrelerinin mekanik özelliklere etkisinin olacağı öngörülmüştür. Üç boyutlu yazıcıların kullanım alanlarının artmasıyla negatif Poisson oranına sahip malzemeler üzerine de çalışmalar arttığı bilinmektedir. Malzemelerin karakteristik özelliklerinin belirlenmesinde etken olan Poisson oranı genelde 0,3 civarındadır. Negatif Poisson oranına sahip öksetik yapıların pozitif Poisson oranına sahip malzemelere kıyasla daha yüksek enerji sönümleme gibi mekanik özelliklere sahip olduğu bilinmektedir. Yapılan bu tez çalışmasında aynı zamanda ABS ve PC/ABS malzemelerden elde edilen geleneksel balpeteği çekirdek yapı sandviç kompozit yapı ile öksetik yapıya sahip çift ok kafa ve tetrachiral çekirdek geometrilerine sahip basma ve darbe test numuneleri FDM ile üretilerek mekanik özellikleri incelemeyi amaçlamıştır. Tetrakiral geometrik yapının hem ABS hem de PC/ABS kompozit sandviç numuneler için sırasıyla 3106,23 N ve 3312,70 N'luk maksimum kuvvete ulaştıkları görülmüştür.Sandwich composite structures are widely used in engineering materials where high strength, high impact probability and low density are important. Developing 3D printing technology has started to replace traditional production methods, especially complex shaped engineering materials which are difficult to product and have long process steps. In this thesis study flat plate sandwich samples were printed on FDM printer with commercial acrylonitrile butadiene styrene (ABS) and commercial polycarbornate acrylonitrile butadiene styrene flame retardant (PC/ABS) filaments and they preserve their mechanical properties. According to the tensile test results, the values of the maximum stress for ABS and PC/ABS materials were 29,09 MPa and 27,79 MPa respectively. According to the impact test protections, the absorbed energy of ABS and PC/ABS materials was reached at a rate of %17,69 and %32,70, respectively. According to the results, structures with higher impact defense and absorbing energy of composite partitions have been achieved. Compared to the mechanical properties of commercially available ABS and PC/ABS filaments, the mechanical structure of the sandwich samples obtained was lower and the mechanical parts of the printer systems were predicted to come. It is known that three-dimensional printers are also used on products with negative Poisson ratio. The Poisson ratio, which is effective in determining the properties of materials, is usually around 0,3. The auxetic assumption with negative Poisson ratio is known to have mechanical automation, such as higher energy dissipation, compared to tests with positive Poisson ratio. In this thesis study, it was also aimed to examine the mechanical properties of compression and impact test specimens with traditional honeycomb core structure sandwich composite structure obtained as a result of ABS and PC/ABS, with double arrow head and tetrachiral core geometries with auxetic structure by FDM. It was observed that tetrachiral sucture reached the maximum force of ABS and PC/ABS 3106,23 N and 3312,70 N respectively
A model proposal to examine the effects of ships to marine pollution in terms of internal and external factors
No full textMarine pollution is an important environmental problem. One of the important causes of marine pollution is ship origin. This study deals with defining the importance degrees of ship origin marine pollution criteria. This paper suggests employing quality function deployment (QFD), interval type-2 fuzzy (IT2F) numbers, TOPSIS (technique for order performance by similarity to ideal solution) and SWOT analysis to determine these importance degrees. Internal factors, which indicate the strengths and weaknesses of the SWOT analysis in this paper, are the infrastructure of the sea to prevent pollution. External factors, which indicate the opportunities and threats of the SWOT analysis in this paper, are ship-related activities that cause pollution of the relevant sea. Five CRs and fourteen DRs are handled to examine ship origin marine pollution. Three experts have presented their judgments about the correlations and relationships of design requirements (DRs) and customer requirements (CRs). The proposed IT2F number-based QFD method uses IT2F numbers to determine the weights of DRs with the help of the correlations and relationships of the DRs and CRs. The most important internal factors are complying with the law and hard supervision, respectively. The most important external factors are direct discharge of waters of tank washing, direct discharge of ballast waters of ships and direct discharge of bilge waters of ships, respectively. Four seas are ranked in terms of ship origin marine pollution by using TOPSIS approach based on IT2F number. The most polluted sea exposed to ship origin marine pollution is Sea of Marmara according to the obtained results
Application of filtration with PVDF-based membranes for the removal of natural organic material humic acid from water
No full textLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Ana Bilim DalıSu kaynaklarında doğal organik maddelerin istenmeyen sorunlara neden olduğu görülmektedir. Bu sorunlar arasında en önemlisi suların dezenfekte işlemlerinde klorla hümik asitlerin veya diğer bileşiklerin reaksiyona girmesiyle insan sağlığına ve çevreye zararlı yan ürünlerin oluşmudur. Bu sebeple su kaynaklarından içme suyu elde edilmesinde çeşitli yöntemler kullanılmaya ve geliştirmeye devam edilmektedir. Ekonomik ve çevre dostu olarak bilinen membran teknolojisi prosesleriyle yapılan çalışmalar hızla artmaktadır. Gözenekli ve homojen membran sentezinin amaçlandığı bu çalışmada, sentezlenen membranların SEM ve FTIR analizleri gerçekleştirilmiştir. Membran sentezinde parametre değişiminin morfolojisi yapısına etkisi incelenmiştir. FTIR analizlerinde ise membranın içerisindeki bağların analizleri yapılmıştır. Bu analiz hem temiz hem de kirli membranlara uygulanmıştır. Membran yüzeyine tutunan hümik asidin temiz bir membran arasındaki farkta incelenmiştir. Membran filtrasyon prosesi sonucunca süzüntü akısının 254 nm dalga boyunda UV analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Bu tez çalışmasında, ana polimer olarak poliviniliden florür (PVDF) kullanılarak faz dönüşümü prosesiyle gözenekli membranlar sentezlendi. PVDF polimerine polivinilpirolidon (PVP) ve grafen oksit (GO) eklenerek blend ve hibrit membranlar da sentezlenerek membran çözeltisindeki parametre değişimlerinin etkisi incelendi. Sentezlenen membranlar arasında ağırlıkça %10 oranında membran çözeltisiyle sentezlenen membranlarda giderim performansı daha başarılı olduğu görülmüştür. Çalışma sonucunda %68,3 olarak en iyi giderim performansına ait membran ağırlıkça %10 PVDF çözeltisinden sentezlenmiştir. Farklı destek tabakaları üzerinde membran sentezi yapılarak filtrasyon performansı incelenmiştir. Destek tabakanın içeriği %100 PP olan farklı gramajlarda ve yapıda çalışılmıştır. Destek tabakanın membranın giderim performansına etkisi her bir nonwoven kumaşta farklılık göstermiştir. 1 numaralı destek tabakada en iyi giderim sonucu %52 olup %10PVDF çözeltisinden sentezlenen membrana aittir. 2 numaralı destek tabakada en iyi giderim sonucu %68,3 olup %10PVDF çözeltisinden sentezlenen membrana aittir. 3 numaralı destek tabakada ise en iyi giderim sonucu %51 olup %10PVDF+%1 PVP çözeltisinden sentezlenen membrana aittir. Membranın sentez koşullarındaki parametrelerde değişiklik gerçekleştiğinde membran kalınlığı ve por büyüklüklüklerinde de değişiklikler olmuştur. Membran kalınlıkları polimerler arasında yoğun olan PVDF çözeltisinin ağırlıkça fazla olduğu çözeltilerle sentezlenen membranlarda daha fazladır. Por büyüklükleri ise gözenek oluşturucu PVP polimerinin membran çözeltisine katılmasıyla por büyüklükleri de buna paralel olarak artmıştır. GO katkı maddesi de por büyüklüğünü arttırmıştır fakat PVP polimeri kadar etkili değildir. Sentezlenen tüm membranların gözenekli ve homojen yapıda olduğu gözlemlenmiştir. Membran filtrasyon prosesi sonucunda hesaplanan akı değerleri her bir membran çözeltisinde farklılık göstermiş, membran çözeltisinde PVDF/PVP oranı 90/10 olarak çalışılan polimer çözeltilerindeki giderim performansı da karşılaştırıldığında bu membranların akı değerleri kendi grupları arasında orta düzeyde olduğu gözükmektedir. Membran çözeltisinde PVP oranı arttıkça akı değeri de artmıştır. PVP'nin gözenek oluşturucu etkisi ağırlıkça çözeltideki varlığından gözeneklerin büyük ve fazla oluşturulmasından kaynaklı hümik asitin de geçişine izin vermektedir.It seen that natural organic substances in water resources cause undesirable problems. The most important among these problems is the formation of by-products harmful to human health and the environment, by the reaction of chlorine with humic acids or other compounds in the disinfection processes of water. For this reason, various methods continue to be used and developed in obtaining drinking water from water sources. Studies with membrane technology processes, which are economical and enviromentally, are increasing rapidly. In this study, where porous and homogeneous membrane synthesis was aimed. SEM and FTIR analyzes of the synthesized membranes were performed. The effect of parameter variation on the morphology structure in membrane synthesis was investigated. In FTIR analysis, the bonds inside the membrane were analyzed. This analysis was applied to both clean and dirty membranes. The difference between the humic acid adhered to the membrane surface and a clean membrane was investigated. As a result of the membrane filtration process, UV analyzes of the permeate flux at a wavelength of 254 nm were performed. In this thesis, porous membranes were synthesized by phase transformation process using polyvinylidene fluoride (PVDF) as the main polymer. Blend and hybrid membranes were also synthesized by adding polyvinylpyrrolidone (PVP) and graphene oxide (GO) to the PVDF polymer, and the effect of parameter changes in the membrane solution was investigated. Among the synthesized membranes, it was observed that the removal performance was more successful in membranes synthesized with 10% by weight membrane solution. As a result of the study, the membrane with the best removal performance as 68.3% was synthesized from %10 PVDF solution by weight. The filtration performance was investigated by making membrane synthesis on different support layers. The content of the support layer was 100% PP, and different weights and structures were studied. The effect of the backing layer on the removal performance of the membrane differed for each nonwoven fabric. The best removal result in the number 1 support layer is 52%, and it belongs to the membrane synthesized from 10% PVDF solution. The best removal result in the 2nd support layer is 68.3% and belongs to the membranes synthesized from 10% PVDF solution. In the support layer number 3, the best removal results is 51% and belongs to the membrane synthesized from 10%PVDF+%1PVP solution. When the parameters in the synthesis conditions of the membrane changed, there were also changes in the membrane thickness and pore sizes. Membrane thickness are higher in membranes synthesized with solutions where the PVDF solution, which is dense among polymers, is higher by weight. The pore sizes, on the other hand, increased with the addition of the pore-forming PVDF polymer to the membrane solution. The GO additive also increased the pore size, but it was not as effective as the PVP polymer. It was observed that all synthesized membranes were porous and homogeneous. The flux value calculated as a result of the membrane filtration process differed in each membrane solution. The pore-forming effect of PVP also allows the passage of humic acid due to the presence of large and excess pores in the solution by weight
Determination of water footprint of Bursa province
No full textLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Çevre Mühendisliği Bilim DalıSu, yaşamın devamı için en önemli kaynaktır. Tüm canlılar hayatta devam edilebilmeleri için suya ihtiyaç duyarlar. Su olmadan yaşam mümkün değildir. Bu nedenle birçok bilim insanı ve araştırmacı bu sorunu ve küresel ısınmanın artması, yağışların azalması ve nüfusun artmasıyla birlikte su israfının nasıl azaltılabileceğini araştırmıştır. Üreticiye veya tüketiciye tatlı su kaynaklarının tahsisini değerlendirmek için bir gösterge olarak önerilen su ayak izi, suyun doğrudan ve dolaylı tüketimini hesaba katar ve su kaynaklarının yönetimine yardımcı olur. Bu çalışmada, Türkiye'nin ekonomik olarak en gelişmiş beşinci, nüfus bakımından ise en büyük beşinci şehri olan Bursa'nın su ayak izi hesaplanmıştır. Bursa ilinin toplam yüzey alanı 11 bin 027 kilometrekaredir. İlin 2021 yılındaki toplam nüfusu 3 milyon 56 bin kişidir. Bu çalışmada evsel, tarımsal ve endüstriyel su ayak izleri ayrı ayrı değerlendirilmiş, mavi ve yeşil su ayak izleri detaylı olarak analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre Bursa ilinin ortalama su ayak izi 105,417 milyar m3 / yıl olarak bulunmuştur. İl genelinde su ayak izinin %77'si sanayi su ayak izi, %21'i evsel su ayak izi ve %2'si tarımsal su ayak izinden oluşmaktadır. Bursa ilinin kişi başına ortalama su ayak izi 7220 m3 /yıl olarak bulunmuştur. Sanayi sektörünün toplam su ayak izi 80,952 milyar m3 olarak hesaplanmıştır. Bunun nedenine bakacak olursak, Bursa ilinde birçok sanayinin varlığına ek olarak, seyreltmek için çok miktarda tatlı suya ihtiyaç duyan endüstriyel atıksularda çok miktarda endüstriyel kirletici bulunmaktadır. Bursa'nın endüstriyel gri su ayak izi miktarı 80,822 milyar m3 olarak hesaplanmıştır. Toplam evsel su ayak izi 22,0645 milyar m3 olarak hesaplanmıştır. Gri su ayak izi, evsel su ayak izinin %75 oluşturmaktadır. Doğrudan ve dolaylı su ayak izleri, toplam evsel su ayak izinin sırasıyla %24'ünü ve %1'ini oluşturmaktadır. Sanayi sektörünün toplam su ayak izi 80,952 milyar m3 olarak hesaplanmıştır. Bunun nedenine bakacak olursak, Bursa ilinde birçok sanayinin varlığına ek olarak, seyreltmek için çok miktarda tatlı suya ihtiyaç duyan endüstriyel atıksularda çok miktarda endüstriyel kirletici bulunmaktadır. Bursa'nın endüstriyel gri su ayak izi miktarı 80,822 milyar m3 olarak hesaplanmıştır. Toplam evsel su ayak izi 22,0645 milyar m3 olarak hesaplanmıştır. Gri su ayak izi, evsel su ayak izinin %75 oluşturmaktadır. Doğrudan ve dolaylı su ayak izleri, toplam evsel su ayak izinin sırasıyla %24'ünü ve %1'ini oluşturmaktadır. Bursa ilinde sürekli sanayileşmesi ve şehirleşmesi ve nüfus artışı nedeniyle tarım, evsel ve endüstriyel sektörlerde mavi su kullanımının azaltılması, yeşil su kullanımı konusunda çalışmaların yapılması ve bu konuda farkındalık yaratılması önemlidir.Water is the most important and invaluable environmental resource because it is an important factor for the continuation of life due to the need of living organisms to survive. Therefore, many scientists and researchers have studied this subject and how to reduce water waste with the increase in global warming, the lack of rain and the increase in the population. The proposed water footprint as an indicator for assessing the allocation of freshwater resources to a producer or consumer from a virtual water perspective and it takes in to account direct and indirect water consumption and helps in managing water resources. Within this context, the WF of Bursa province, is the fifth most economically developed city in Turkey and the fifth largest city in Turkey in terms of population, was calculated. Its total surface area is 11.027 square kilometers. The total population of the province in 2021 is 3 million and 56 thousand people. In the calculations, domestic, agricultural and industrial water footprints were assessed separately, and blue and green water footprints were analyzed in detail. According to the results, the average WF of Bursa province was found 105,417 billion m3 / year. Throughout the province, 77 % of the WF is composed of WF Industrial, 21 % is WF domestic and 2 % is WF agricultural. The average per capita water footprint of Bursa province was found to be 7220 m3/ year/ /capita. The total water footprint of the industrial sector has been calculated as 80.952 billion m3. If we look at the reason for this, in addition to the presence of many industries in the province of Bursa, there are large amounts of industrial pollutants in industrial wastewater that needs a large amount of fresh water to dilute. The amount of industrial gray water footprint in Bursa has been calculated as 80,822 billion m3. Total domestic water footprint is calculated as 22,064 billion m3. Gray water footprint was determined as the majority of the domestic water footprint 75%. Direct and indirect water footprints account for 24 % and 1 % of the total domestic water footprint, respectively. Due to the continuous industrialization and urbanization in the study area and the increase in population, it is important to reduce the use of blue water in agriculture, domestic and industrial sectors, to carry out studies on the use of green water and to raise awareness on this issue
Algae and Their Metabolites as Potential Bio-Pesticides
No full textAn increasing human population necessitates more food production, yet current techniques in agriculture, such as chemical pesticide use, have negative impacts on the ecosystems and strong public opposition. Alternatives to synthetic pesticides should be safe for humans, the environment, and be sustainable. Extremely diverse ecological niches and millions of years of competition have shaped the genomes of algae to produce a myriad of substances that may serve humans in various biotechnological areas. Among the thousands of described algal species, only a small number have been investigated for valuable metabolites, yet these revealed the potential of algal metabolites as bio-pesticides. This review focuses on macroalgae and microalgae (including cyanobacteria) and their extracts or purified compounds, that have proven to be effective antibacterial, antiviral, antifungal, nematocides, insecticides, herbicides, and plant growth stimulants. Moreover, the mechanisms of action of the majority of these metabolites against plant pests are thoroughly discussed. The available information demonstrated herbicidal activities via inhibition of photosynthesis, antimicrobial activities via induction of plant defense responses, inhibition of quorum sensing and blocking virus entry, and insecticidal activities via neurotoxicity. The discovery of antimetabolites also seems to hold great potential as one recent example showed antimicrobial and herbicidal properties. Algae, especially microalgae, represent a vast untapped resource for discovering novel and safe biopesticide compounds
Investigation of the effects of Lactobacillus sp. strains isolated from traditional foods on the degradation of pesticides
No full textLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Biyoteknoloji Ana Bilim DalıBitki yetiştiriciliği ve ziraat alanında zararlılarla mücadele için yaygın olarak pestisitler kullanılmaktadır. Kullanılan bu zirai mücadele ilaçları; birim alanda en yüksek verim alınması için zararlılarla mücadelede vazgeçilmez unsurlardan birisidir. Bununla beraber yaygın ve bilinçsizce kullanımı ile insan sağlığı ve ekosistem için de büyük sorun oluşturmaktadır. Bu pestisitlerin doğada parçalanmaları için en ucuz, en güvenilir en sağlıklı yöntemlerden birisi olan biodegradasyon konusunda çalışmalar son yıllarda giderek artmaktadır. Bu tez çalışmasında, ülkemize has yöresel süt ürünlerimizden izole edilen Lactobacillus suşlarının farklı kimyasal gruplarda yer alan malathion, endosülfan, cypermethrin ve Imidacloprid etken maddelerinin parçalanmalarına olası etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda Gıda ve Yem Kontrol Merkez Araştırma Enstitüsü Süt Ürünleri Gen Bankasında bulunan Limosilactobacillus fermentum (Lactobacillus fermentum), Lacticaseibacillus paracasei (Lactobacillus paracasei), Lacticaseibacillus rhamnosus (Lactobacillus rhamnosus), Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus suşları canlandırılıp, MALDI-TOF cihazı ile tanımlanmış ve ilk aşamada 0., 24 ve 48. Saatlerde degradasyon oranları incelenmiş, bu çalışmaların sonunda en başarılı sonuç elde edilen 2 suşun (Limosilactobacillus fermentum, Lacticaseibacillus paracasei ) ayrıca ikinci aşama olarak 10 günlük pestisitlerin parçalanmasına olan etkileri araştırılmıştır. Anahtar kelimeler: Pestisit, Maldi-Tof, L. fermentum, L. paracasei, L. rhamnosus, BiyodegradasyonPesticides are widely used to combat pests in plant breeding and agriculture. These used pesticides are one of the indispensable elements in the fight against pests in order to obtain the highest efficiency per unit area. However, it also poses a great problem for human health and the ecosystem with its widespread and unconscious use. Studies on biodegradation, which is one of the cheapest, the most reliable and the healthiest methods for the degradation of these pesticides in nature, have been increasing in recent years. In this thesis study, it was aimed to investigate the possible effects of Lactobacillus strains isolated from our local dairy products on the degradation of malathion, endosulfan, cypermethrin and imidacloprid active substances which are in different chemical groups. For this purpose, Limosilactobacillus fermentum (Lactobacillus fermentum), Lacticaseibacillus paracasei (Lactobacillus paracasei), Lacticaseibacillus rhamnosus (Lactobacillus rhamnosus), Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus strains found in the Central Research Institute of Food and Feed Control Dairy Products Gene bank were revived and identified with the MALDI-TOF instrument. In the first stage, degradation rates were investigated at 0th, 24th and 48th hours. At the end of these studies, the impacts of 2 strains (Limosilactobacillus fermentum and Lacticaseibacillus paracasei) showing the most successful results were also examined on the 10-day degradation of pesticides. Keywords: Pesticide, Maldi-Tof, L. fermentum, L. paracasei, L. rhamnosus, Biodegradatio
Aesthetics of invisibility in Iranian women's identity and their domestic space during the 1980s
No full textThis paper investigates the relationship between the gendered identities of Iranian women and their domestic space in the first post-revolutionary decade (1980s) at a time when the influence of Islamic tenets on people's lives was considerably higher than in the previous and subsequent decades. Contributing to feminist geography and providing an understanding of a regional reality, the aim of this article is to elaborate on how the redefined identities and bodies of Iranian women, which were considered central to the representation of the Islamic national identity in Iran during the 1980s, influenced the design and usage patterns of houses at that time. The paper adopts Pierre Bourdieu's conceptual framework related to 'social space' and 'physical space', conceptualizing a house (physical space) as a translated form of social space. The article proposes the concept of the 'aesthetics of invisibility' to comprehend the identity of Iranian women and the domestic space in the 1980s. It uncovers the connection between the invisibility of the female body and domestic space through critical readings of contemporary printed and visual media, and also a study of 30 houses built in Tabriz during the 1980s. The paper reveals that for both Iranian women's bodies and domestic space, their invisibility and seclusion from the public world are equated with aesthetics, which is often interwoven with morality in Iranian society. It shows that the redefinition of the identity of women, their appearance, and the codes of conduct and dress came with modifications to the street facades of houses, and the design, organization and use of interior spaces
Classification and rating of wafer defect patterns in the chip manufacturing process by machine learning approach
No full textLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı2019 yılında ortaya çıkan çip krizi ile çip üretimine artan talep üssel oranda artmaya devam etmektedir. Yarı iletken sektörünün önde gelen üreticileri artan bu talep karşısında yeni altyapı yatırımları ile mevcut sistemlerinin verimini artırmak için adımlar atmaktadır. Bu adımlar arasında araştırma enstitüleri ile ortak yapılan araştırmalar, bazı veri setlerinin araştırmacılara açık hale getirilmesi gibi çalışmalar yer almaktadır. Çip üretim süreci oldukça maliyetli ve hata toleransı çok düşük adımlara sahiptir. Bu sebeple üretimin en kritik adımı olan 'Litografi' adımında yapılan wafer kusur analizinin, üretilen her wafer için yapılması gerekmektedir. Bir waferda tespit edilen kusur desenini oluşturan hata kaynakları giderilmedikçe üretime devam edilmemektedir. Bu da wafer kusur desenlerinin oldukça hızlı ve doğru şekilde sınıflandırılıp, sorun giderici önlemlerin en kısa sürede alınmasını gerektirir. Bu çalışmada çip sektörünün en yüksek hacimli üreticisi TSMC firmasının, MIRLAB iş birliğiyle araştırmacılara açık hale getirdiği WM-811K isimli gerçek çip üretim şartlarından elde edilmiş wafer veri seti kullanılarak, wafer kusur desenini sınıflandıran bir evrişimli sinir ağı modeli geliştirilmiştir. Çip üretiminin maliyetli ve yüksek teknolojik altyapı gerektirdiği göz önünde bulundurulduğunda, araştırmacılara açık hale getirilen bu veri setinin değeri daha iyi anlaşılabilir. Bu sayede yapılan araştırmalar tekrarlanabilir, karşılaştırılabilir ve daha şeffaf hale gelmiştir. Tabi bu durumdan en çok yine çip üreticileri yararlanacaktır. Elde edilen evrişimli sinir ağı modeli, genel olarak 94% doğruluk göstermiş ve bir uzman mühendisin 5 sn'de yaptığı sınıflandırma işlemini 0.0015sn'de yaparak bir günde yaklaşık 8 saatlik bir iş gücünü tasarruf ettirebilecektir. Önerilen yöntem, literatürde WM-811K veri setini kullanarak geliştirilen diğer makine öğrenmesi algoritmaları ile karşılaştırılmış ve sınıflandırdığı 8 farklı wafer deseni kategorisinden 3'ünde literatüre kıyasla daha yüksek doğruluk göstermiştir. Diğer 5 wafer deseni kategorisinde de literatüre kıyasla ortalamanın üzerinde bir performans göstermiştir. Anahtar kelimeler: Evrişimli sinir ağları, Çip üretimi, Wafer analizi, Yarı-iletkenler, WM-811K, LitografiWith the chip crisis that emerged in 2019, the increasing demand for chip production continues to increase at an exponential rate. The leading manufacturers of the semiconductor industry are taking steps to increase the efficiency of their existing systems with new infrastructure investments in the face of this increasing demand. Among these steps are studies carried out jointly with research institutes, making some datasets available to researchers. The chip manufacturing process is very costly and has very low fault tolerance steps. For this reason, the wafer defect analysis made in the 'Lithography' step, which is the most critical step of production, must be done for each wafer produced. Production is not continued unless a defect pattern detected in a wafer is corrected. This requires very fast and accurate classification of wafer defect patterns and prompt remedial action. In this study, a convolutional neural network model was developed to classify the wafer defect pattern by using the wafer dataset obtained from real chip production conditions named WM-811K, which was made available to researchers by TSMC, the highest volume manufacturer of the chip industry, in cooperation with MIRLAB. Considering that chip production is costly and requires high technological infrastructure, the value of this data set, which has been made available to researchers, can be better understood. In this way, research has become reproducible, comparable and more transparent. Of course, chip manufacturers will benefit the most from this situation. The resulting convolutional neural network model showed 94% accuracy in general, and it can save about 8 hours of work in a day by performing the classification process in 0.0015 seconds, which an expert engineer does in 5 seconds. The proposed method was compared with other machine learning algorithms developed using the WM-811K dataset in the literature and showed higher accuracy in 3 of 8 different wafer pattern categories it classified compared to the literature. It also performed above the average in the other 5 wafer pattern categories compared to the literature. Keywords: Convolutional neural networks, Chip fabrication, Wafer defect pattern analysis, Semiconductors, WM-811K, Lithograph
A framework for choosing an appropriate fuzzy set extension in modeling
No full textReal-world problems contain uncertainties. Fuzzy Set Theory (FST) is a popular approach to model these uncertainties. FST extensions (FSTEs) have been offered for better modeling of the uncertainties having different natures. It is essential to use the most suitable FSTE in modeling to achieve reasonable, reliable, and realistic results. However, FSTEs are preferred without stating a clear reason in most of the studies. This makes the quality and the reliability of the results of these studies questionable. Because, to obtain reliable models, the dynamics of the problem and environment should be well understood, the scenario should be well analyzed, and the assumptions and limitations of FSTE theories should be well known. In this study, a guiding framework for choosing the most suitable FSTE in modeling to obtain reliable, applicable, and efficient results is proposed. The framework consists of two parts: (i) conceptual analysis of the uncertainty types and FSTEs, (ii) a guiding procedure fed by the first step for deciding the most suitable FSTE. The procedure is illustrated by multiple numerical examples to make its benefits clear. Conceptual analysis and numerical examples show that some FSTEs have some advantages over the others for specific scenarios and problem types. For example, NS is more suitable than PFS for modeling the problems other than Multi-Criteria Decision-Making (MCDM). Another contribution of this study is showing that it is very important to choose the simplest possible FSTE to obtain reliable and applicable models
Optimization of a PEM fuel cell performance by the Taguchi method and computational fluid dynamics
No full textLisansüstü Eğitim Enstitüsü, Enerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Enerji Sistemleri Mühendisliği Bilim DalıDünya gezegeni varolduğu günden buyana tüketim ve üretimi içinde barındıran bir sirkülasyona ev sahipliği yapmıştır. Temelde söz konusu olan başlıca gereksinim enerji ihtiyacını en verimli şekilde karşılamaktır. Bu ihtiyaçlar doğrultusunda enerji sistemlerinin önde gelen ekipmanlarından olan yakıt pilleri gün geçtikçe çeşitlenmiştir. Proton değişimli membran (PEM) yakıt pili temelde hidrojen ve oksijenin elektrokimyasal reaksiyonu ile oluşan kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine çeviren bir sisteme sahiptir. PEM yakıt pili, diğer yakıt pillerine göre yüksek güç yoğunluğuna sahip olması, düşük sıcaklık seviyelerinde çalışması, hızlı ve sessiz olması gibi önemli avantajlara sahip olup özellikle taşımacılık sektörü ve roket sanayi olmak üzere birçok alanda rağbet görmektedir. Yapılmış olan tezde hedef yakıt pili performansını Taguchi metodu ile optimize ederek güç yoğunluğunu artımaktır. Bu doğrultuda Comsol Multiphysics 5.4 yazılımının Yakıt Pilleri & Bataryalar modulünde hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) analizi ile Ubong vd. ait deneysel çalışma simülasyonda doğrulanmış olup Ji vd. makalesinde kullanılan geometrik özellikler referans alınmıştır. Üç boyutlu olarak modellenen PEM yakıt pilinin mesh sayısından bağımsızlık saptaması yapılmıştır. Yakıt pili güç yoğunluğunu artırmak için optimizasyonu yapılacak altı farklı parametre hidojen ve oksijen giriş hızları, gaz difüzyon tabakası (GDT) kalınlığı, membran kalınlığı, anot ve katot elektrot kalınlıkları olarak belirlenmiş ve her parametreye ait üç farklı seviye seçilmiştir. Taguchi optimizasyon yöntemi için kullanılan Minitab yazılımında L27 ortogonal dizaynı oluşturulmuştur. Bu dizayna göre 27 farklı analiz Comsol yazılımında gerçekleştirilmiştir ve her birinden elde edilen maksimum güç yoğunluğu hesaplanmıştır. Minitab yazılımından elde edilen S/N oranları doğrultusunda optimum dizayn A3B3C1D1E3F3 olup güç yoğunluğu değeri 0,501 W/cm2 'dir. Optimizasyon öncesi 0,44192 W/cm2 olan güç yoğunluğunun %13,37 oranında artırılması sağlanmıştır. 27 farklı dizayn ile ulaşılan güç yoğunluğu sonuçları ile birlikte performansa en fazla etki eden parametreler bulunup regresyon ve varyans analizi yapılmıştır. Yakıt pili performansına en fazla etki %82,81 ile membran kalınlığına bağlı iken ikinci sırada ise %5,8 ile GDT kalınlığı gelmektedir. Membran kalınlığının etkisi yüzde olarak oldukça büyük bir paya sahip olduğu için diğer parametrelerin oranları düşük kalmış olup hidrojen giriş hızı %0,0004 ile neredeyse etkisi yok denecek bir orana sahiptir. Oluşturulan regresyon denklemi kullanılarak L27 ortogonal dizaynı için tahmin edilen güç yoğunluğu değerleri ile sayısal analiz sonuçları arasında ortalama sapmanın %0,56 olduğu gözlemlenmiştir.The planet Earth has hosted a circulation that includes consumption and production since its existence. Basically, the main requirement is to meet the energy needs in the most efficient way. In line with these needs, fuel cells, one of the leading equipment in energy systems, have diversified day by day. The proton exchange membrane (PEM) fuel cell basically has a system that converts the chemical energy formed by the electrochemical reaction of hydrogen and oxygen into electrical energy. PEM fuel cells have important advantages such as high power density, low temperature, fast and quiet operation compared to other fuel cells, and they are in demand in many fields, especially in the transportation sector and rocket industry. The aim of the thesis is to increase the power density by optimizing the fuel cell performance with the Taguchi method. Accordingly, computational fluid dynamics analysis in the Fuel Cells & Batteries module of Comsol Multiphysics 5.4 software and Ubong et al. Experimental work has been validated in simulation, and Ji et al. Geometric features used in the article were taken as references. A determination of independence from the number of mesh was made for the PEM fuel cell modeled in three dimensions. In order to increase the fuel cell power density, six different parameters to be optimized were determined as hydrogen and oxygen entry rates, gas diffusion layer thickness, membrane thickness, anode and cathode electrode thicknesses and three different levels for each parameter were selected. The L27 orthogonal design was created in Minitab software and used for the Taguchi optimization method. For this design, 27 different analyses were performed in Comsol software and the maximum power density obtained from each was calculated. In line with the S/N ratios obtained from the Minitab software, the optimum design is A3B3C1D1E3F3 and the power density value is 0.501 W/cm2. The power density, which was 0.441 W/cm2 before optimization, was increased by 13.37%. Along with the power density results achieved with 27 different designs, the parameters that affect the performance the most were found, and regression and variance analysis were performed. While the biggest effect on fuel cell performance is related to membrane thickness, with 82.81%, GDT thickness comes second with 5.8%. Since the effect of membrane thickness has a large share in percent, the ratios of other parameters have remained low, and the hydrogen inlet rate had almost no effect at 0.0004%. Using the created regression equation, it was observed that the average deviation between the predicted power density values for the L27 orthogonal design and the numerical analysis results was 0.56%