Sakarya Kocaali Karbon Fiber Kompozit Parça İmalatı

Örnek Proje Senaryosu ve İhtiyaç Analizi

Endüstriyel ekipman ve denizcilik donanımlarında korozyon dayanımı ve hafiflik, operasyonel verimliliği doğrudan etkileyen unsurların başında gelir. Kıyı şeridinde yer alan operasyonlarda tuzlu su buharı ve dinamik mekanik yükler, geleneksel metallerin hızlı aşınmasına yol açar. Bu doğrultuda ele aldığımız bir projede, deniz kıyısı şartlandırmasında çalışan insansız su üstü gözlem aracının gövde panelleri ve iç yapısal taşıyıcı kirişleri için kritik malzeme gereksinimleri tanımlandı. Projede hedeflenen toplam yapısal ağırlık kısıtı 14 kilogram olarak belirlenirken, gövdenin 45 knot seyir hızında oluşan hidrodinamik şoklara ve 80 MPa seviyesindeki burulma gerilmelerine yapısal deformasyon yaşamadan direnmesi talep edildi.

Geleneksel Alüminyum 5083 marin serisi alaşımlar incelendiğinde, bu dayanım seviyesini yakalamak için gereken et kalınlığı toplam sistem ağırlığını 26 kilograma çıkarmaktaydı. Ağırlık artışı batarya verimini ve menzili %40 oranında düşürdüğü için alternatif malzeme arayışına gidildi. Korozyon riskini tamamen ortadan kaldıran, özgül mukavemeti metallerden katbekat yüksek olan kompozit sistemlerin kullanımı zorunlu hale geldi. Yapılan ön fizibilite çalışmaları neticesinde, Karbon Fiber Üretimi Hizmetleri kapsamında uygulanan çok eksenli kumaş yerleşimleri ve epoksi matris entegrasyonu projenin temel mühendislik rotası olarak belirlendi.

Uygulanan Çözüm ve Teknik Yaklaşım

Tasarım fazında ANSYS Composite PrepPost yazılımı kullanılarak sonlu elemanlar analizi (FEA) gerçekleştirildi. Yapısal kirişler üzerinde oluşan gerilme konsantrasyon noktaları haritalandırıldı; 0°, +45°, -45° ve 90° yönelimli tabaka dizilimleri optimize edildi. Ana burulma momentlerini karşılamak amacıyla 200 g/m² 3K twill dokuma prepreg kumaşlar ile yük doğrultusunda konumlandırılan 300 g/m² tek yönlü (UD) lifler hibrit bir laminasyon şemasında birleştirildi. Matris fazı olarak, cam geçiş sıcaklığı (Tg) 130°C olan yüksek tokluklu modifiye epoksi reçine tercih edildi.

Kalıp üretim aşamasında boyutsal kararlılığı sağlamak kritikti. ±0,05 mm işleme toleransı elde etmek adına yüksek yoğunluklu poliüretan model blokları 5 eksen tezgahlarda işlendi. Kalıplama stratejisinde doğrudan destek alınan Kocaali CNC Kalıp İmalatı Hizmetleri süreç adımları ile alüminyum destek karkaslı kompozit kalıplar hazırlandı. İmalat döngüsünde Vakum Destekli Reçine Transfer Kalıplama (VARTM) tekniği tatbik edildi. Sisteme 0,95 bar vakum uygulanarak hava boşlukları tahliye edildi; enjeksiyon hızı reçine jelleşme süresi dikkate alınarak peristaltik debi kontrolüyle yönetildi. Parçalar, 80°C'de 4 saatlik izotermal basamak ve ardından 120°C'de 2 saatlik son kürlenme çevrimine tabi tutularak maksimum çapraz bağlanma yoğunluğuna ulaştırıldı.

Elde Edilen Sonuçlar ve Test Parametreleri

İmalatı tamamlanan kompozit gövde ve taşıyıcı kirişler, laboratuvar ortamında mekanik ve tahribatsız test süreçlerinden geçirildi. ASTM D3039 standardına uygun olarak gerçekleştirilen çekme testlerinde numuneler ortalama 1450 MPa çekme mukavemeti ve 125 GPa elastisite modülü sergiledi. Parça içi laminat boşluk oranı, mikroskopik kesit analizinde %0,8 seviyesinin altında ölçülerek havacılık ve ileri denizcilik tolerans sınırları içinde kaldı.

Aşağıdaki tabloda geleneksel marin alüminyum çözümü ile devreye alınan kompozit mimarinin mekanik performans karşılaştırması özetlenmiştir:

Ağırlığın 11,8 kilograma düşürülmesi sayesinde operasyonel seyir menzili planlanan hedefin %18 üzerine çıktı. Ayrıca ultrasonik phased array muayenesinde delaminasyon veya kuru lif bölgesine rastlanmadı. İleri seviye sensör yuvaları ve aktüatör bağlantıları için gerekli olan elektronik entegrasyon kurgusu, Kocaali Ar-Ge ve Mühendislik Çözümleri disiplinleri ile optimize edilerek sahaya sevk edildi.

Sakarya Kocaali Bölgesinden Benzer İhtiyaçlar

Kıyı şeridindeki endüstriyel ve tarımsal faaliyetler, yüksek nem, kimyasal gübre temasları ve denizel korozyon gibi zorlu çevre koşulları yaratır. Bu coğrafyada tarım makinelerinin püskürtme bomlarında, fındık işleme tesislerinin yüksek devirli ayırıcı şaftlarında ve özel tekne imalatı yapan atölyelerde metal yorulması ve korozyon kaynaklı arızalar sıkça raporlanmaktadır. Çelik veya alüminyum aksamların sürekli boyanması veya değiştirilmesi bakım maliyetlerini artırmaktadır.

Hafiflik ve kimyasal inertlik gerektiren bu tip uygulamalarda, elyaf takviyeli polimerler kesin bir çözüm sunar. İlgili imalat süreçlerimiz doğrudan Ankara Ostim OSB tesislerimizde bulunan otoklav, sıcak pres ve CNC işleme altyapısıyla gerçekleştirilmektedir. Tasarım, kompozit katman simülasyonu, kalıplama ve kürleme aşamalarının ardından nihai parçalar sıkı kalite kontrol raporlarıyla birlikte Kocaali sahasına sevk edilir. Benzer endüstriyel dönüşümler için bölgedeki üreticiler, kompozit malzemenin getirdiği düşük atalet momenti ve sıfır paslanma avantajından doğrudan faydalanabilmektedir.