Sinop Merkez Karbon Fiber Üretimi ve Kompozit İmalat

Denizcilik ve Ölçüm Sistemlerinde Kompozit İhtiyaç Analizi

Karadeniz'in değişken dalga rejimine ve yüksek korozyon etkisine maruz kalan deniz üstü otonom ölçüm şamandıraları, malzeme mühendisliği açısından zorlu sınır koşullarına sahiptir. Sinop Merkez lokasyonundaki bir denizcilik araştırma girişimi kapsamında, açık denizde kesintisiz veri toplayacak bir şamandıra istasyonunun gövde yapısı için geleneksel metal konstrüksiyonların yetersiz kaldığı tespit edilmiştir. Çelik sac kullanılarak üretilen gövde prototipleri, yaklaşık 380 kg ağırlığa ulaşarak küçük araştırma teknelerinin vinç kapasitesini aşmış, bakım periyotlarını kısaltmış ve lojistik operasyon maliyetlerini artırmıştır. Benzer şekilde 5083 serisi marin alüminyum alaşımlarında ise uzun süreli tuzlu su temasında galvanik korozyon ve kaynak dikişlerinde yorulma çatlakları gözlemlenmiştir.

Söz konusu ölçüm platformunun 12 bar hidrostatik dış basınca dayanması, su altı akıntılarından kaynaklanan dinamik burulma yüklerini karşılaması ve dâhili telemetri antenleri için dielektrik pencerelerle kusursuz entegre olabilmesi hedeflenmiştir. Bu isterleri karşılamak üzere, korozyon direnci teorik olarak sonsuz kabul edilen, yüksek özgül mukavemet sunan Karbon Fiber Üretimi Hizmetleri kapsamında prepreg ve otoklav kürleme metodolojisi benimsenmiştir.

Vakum İnfüzyon ve Prepreg Tabanlı İmalat Metodolojisi

Mühendislik tasarımı ve üretim aşamaları Ankara Ostim OSB’de bulunan tesislerimizde yürütülmüştür. İlk aşamada, hidrodinamik gövde geometrisinin Sonlu Elemanlar Analizi (FEA) gerçekleştirilmiş; ANSYS Composite PrepPost yazılımı ile lif oryantasyonları optimize edilmiştir. Gövde kabuğunun kritik yük bölgelerinde [0°/±45°/90°] yarı-izotropik dizilim kurgulanırken, sensör yuvalarının flanş bölgelerinde gerilme yığılmalarını dağıtmak için çok eksenli (multiaxial) takviyeler planlanmıştır.

Kalıplama süreci için boyutsal kararlılık esastır. Bu kapsamda, ±0,05 mm işleme hassasiyetine sahip Merkez CNC Kalıp İmalatı Hizmetleri imkanları kullanılarak yüksek yoğunluklu poliüretan ve epoksi işleme bloklarından negatif master kalıplar üretilmiştir. Kalıp yüzeyleri Ra 0,2 µm pürüzlülük değerine kadar zımparalanıp parlatıldıktan sonra yüksek sıcaklığa dayanıklı yarı kalıcı ayırıcı kimyasallar uygulanmıştır.

Katman Dizilimi ve Otoklav Kür Çevrimi

Yapısal imalatta 200 g/m² 3K dimi (twill) dokuma ve 300 g/m² tek yönlü (unidirectional - UD) karbon elyaf prepreg (epoksi emdirilmiş yarı mamul) kumaşlar kullanılmıştır. Prepreg kumaşlar temiz oda ortamında CNC kumaş kesim tezgâhında 0,1 mm toleransla kesilerek kalıp içine el yatırması tekniğiyle serilmiştir. Her üç katmanda bir vakum debulking (ön sıkıştırma) işlemi yapılarak katmanlar arası hava hapsi minimize edilmiştir.

Kalıplanan yapı vakum torbalama yardımcı malzemeleri (soyma kumaşı, delikli ayırıcı film, emici keçe) ile kapatılarak otoklava alınmıştır. Kürleme işlemi aşağıdaki parametrik çevrim doğrultusunda tamamlanmıştır:

• Isıtma Rampası: Oda sıcaklığından 85°C'ye 1,5°C/dk artış hızı,
• Dwell (Bekleme) Kademesi: Reçine viskozitesinin minimuma inmesi ve gaz tahliyesi için 85°C'de 30 dakika,
• Basınçlandırma: Otoklav iç basıncının kademeli olarak 6,5 bara yükseltilmesi,
• Nihai Kürleme: 135°C sıcaklıkta 150 dakika izotermal bekleme,
• Soğutma Rampası: Termal gerilmeleri önlemek amacıyla 1,2°C/dk hızla 50°C altına indirilmesi.

Bu kontrollü otoklav çevrimi, kompozit matristeki lif hacim oranını (Vf) %62 seviyesine taşırken, boşluk (void) oranını %0,6 gibi kabul edilebilir endüstriyel standartların dahi altına düşürmüştür. Dâhili veri kayıt donanımlarının gövdeye montajı için Merkez Gömülü Sistem Tasarımı Hizmetleri kapsamında belirlenen kart yerleşim koordinatlarına karbon fiber dişli ek parçalar (insertler) ko-kürleme yöntemiyle yapıya entegre edilmiştir.

Mekanik Testler ve Boyutsal Doğrulama Çıktıları

Üretilen gövde kabuğu, otoklavdan çıkarıldıktan sonra 3D lazer tarama istasyonunda taranarak CAD verisi ile karşılaştırılmış; genel boyutsal sapmanın nominal geometriye göre ±0,15 mm bandında kaldığı doğrulanmıştır. Yapısal bütünlüğün kontrolü amacıyla Olympus Omniscan faz dizili ultrasonik (Phased Array UT) sistemiyle tahribatsız muayene gerçekleştirilmiş, hiçbir delaminasyon veya kuru bölgeye rastlanmamıştır.

Mekanik test sonuçları, gövde ağırlığında %71 oranında tasarruf sağlandığını ve şamandıranın batarya taşıma kapasitesinin iki katına çıkarıldığını kanıtlamıştır. Bu hafifleme, açık deniz istasyonunun enerji otonomisini doğrudan 8 aydan 16 aya yükseltmiştir.

Sinop Merkez Bölgesindeki Sektörel İhtiyaçlar ve Tedarik Ağı

Karadeniz kıyı şeridinde yer alan endüstriyel tesisler, balıkçılık araştırma filoları ve enerji altyapı projeleri; agresif deniz suyu etkisi, yüksek rüzgâr yükleri ve kimyasal aşınma gibi faktörlerle doğrudan yüzleşmektedir. Sinop Merkez bölgesindeki imalat ve araştırma projelerinde, geleneksel metallerin yerini alan ileri kompozit parça talepleri giderek spesifikleşmektedir. Korozyon kaynaklı plansız duruşların önlenmesi, döner ekipmanlarda atalet momentinin düşürülmesi ve hafif şasi bileşenleri bu gereksinimlerin başında gelir.

Ankara Ostim OSB'de kurulu endüstriyel tesisimiz, tasarımdan otoklav kürlemeye ve hassas mekanik işlemeye kadar uzanan altyapısıyla bölgedeki projelerin fason ve butik üretim ihtiyaçlarını karşılamaktadır. Üretilen tüm kompozit elemanlar, titreşim ve darbe sönümleme özellikli özel ambalajlama standartlarıyla doğrudan üretim merkezimizden sevk edilmektedir. Bölgesel operasyonlarımız yalnızca il merkeziyle sınırlı kalmayıp, Sinop geneli Karbon Fiber Üretimi Hizmetleri ve kıyı hattındaki Gerze Karbon Fiber Üretimi Hizmetleri gereksinimlerini de organize lojistik ağımız üzerinden kesintisiz bir iş akışıyla desteklemektedir.