Sivas Doğanşar Karbon Fiber İmalatı ve Kompozit Mühendisliği

Kompozit İmalatında Teknik Parametreler ve Mukavemet Kriterleri

İleri kompozit yapıların mekanik performansı, kullanılan elyaf türü, reçine matriksi ve uygulanan konsolidasyon metodolojisine doğrudan bağlıdır. Yüksek performanslı yapısal parçaların imalatında genellikle poliakrilonitril (PAN) bazlı sürekli elyaflar tercih edilir. Standart modüllü karbon elyaflarda çekme dayanımı 3500-4900 MPa bandında seyrederken, elastisite modülü 230-250 GPa seviyesindedir. Yüksek modüllü özel serilerde bu değer 390 GPa sınırını aşarak eğilme rijitliğinin kritik olduğu mekanik platformlarda esnemeyi minimuma indirir.

Matriks fazında kullanılan epoksi sistemleri, elyaf ile arayüz bağ mukavemetini (interfacial shear strength) tayin eder. Otoklav kürleme süreçlerinde uygulanan 6-7 bar işletme basıncı ve 120-180°C sıcaklık gradyanları, laminattaki hava boşluğu (void content) oranını hacimce %1’in altına düşürür. Vakum infüzyon metodunda ise 0.95 bar efektif vakum altında viskozitesi 150-250 mPa.s aralığında olan epoksi reçineler transfer edilir. Bu süreçte fiber hacim fraksiyonu (Vf) prepreg sistemlerinde %60-65 seviyesine ulaşırken, infüzyon yönteminde %50-55 bandında stabilize edilir. Endüstriyel projelerde talep edilen Karbon Fiber Üretimi Hizmetleri kapsamında, parçanın çalışacağı dinamik yük çevrimleri göz önüne alınarak fiber yönelimleri 0°, 45°, -45° ve 90° simetrik quasi-izotropik dizilim mimarisine göre optimize edilir.

Uygulama Toleransları ve Boyutsal Doğrulama Yöntemleri

Hafifletme ve rijitlik hedeflerine ulaşırken boyutsal kararlılık, montaj hassasiyeti için temel parametredir. Kompozit parçalarda termal genleşme katsayısının (CTE) eksenel doğrultuda -0.5 ila 0.5 x 10⁻⁶ /K gibi ihmal edilebilir bir seviyede olması, metal alaşımlara kıyasla yüksek boyutsal kararlılık sunar. Ancak imalat sonrasındaki artık gerilmeler (residual stress) ve kimyasal büzülme, laminatlarda yaylanma (spring-in/spring-back) deformasyonlarına neden olabilir. Kalıp tasarımında bu büzülme payları hesaplamalı mekanik simülasyonlarıyla önceden telafi edilir.

Kritik yüzey toleransları, CNC işleme merkezlerinde mastarlanmış kalıplar sayesinde ±0.05 mm hassasiyetle kontrol altında tutulur. Kalıptan çıkan kompozit bileşenlerin nihai geometrik doğrulaması koordinat ölçüm cihazları (CMM) ve optik 3D lazer tarama sistemleriyle gerçekleştirilir. İmalat döngüsünde parçaların iç yapısal bütünlüğünü doğrulamak adına ultrasonik tahribatsız muayene (NDT - A-Scan ve C-Scan) yöntemleri uygulanarak delaminasyon, kuru alan ve porozite kontrolleri eksiksiz yürütülür. Hassas montaj arayüzleri ve fikstürleme aşamalarında Doğanşar CNC Kalıp İmalatı Hizmetleri altyapısından faydalanılarak mikron mertebesinde montaj uyumu güvenceye alınır.

Saha Koşullarında Karşılaşılan Yapısal Zorluklar

Karasal iklim kuşağında yer alan Doğanşar sahasındaki açık hava uygulamalarında, yüksek irtifa ve geniş sıcaklık salınımları polimer matriksli kompozitler üzerinde termomekanik gerilimler oluşturur. Kış aylarında -25°C’ye kadar gerileyen, yazın ise doğrudan güneş radyasyonu altında 40°C’yi aşan yüzey sıcaklıkları, reçinenin camsı geçiş sıcaklığı (Tg) toleransını zorlayabilir. Bu tür operasyonel şartlar için reçine formülasyonunun Tg değerinin en az 140°C üzerinde seçilmesi, matriks gevşemesini ve rijitlik kaybını önler.

Termal döngülerin yanı sıra yüksek UV maruziyeti, epoksi matriks yüzeyinde mikrometre düzeyinde degradasyona yol açabilir. Çözüm olarak alifatik poliüretan bazlı bariyer astarlar ve UV emici nanokompozit son kat kaplamalar kullanılır. Bölgedeki mekanik sistemlerin ve telemetri altyapılarının entegrasyonunda kompozit gövdelerin elektromanyetik kalkanlama veya anten geçirgenliği özellikleri, Doğanşar Gömülü Sistem Tasarımı Hizmetleri ile birlikte kurgulanan entegre sensör yuvaları üzerinden yürütülür. Bütün üretim adımları Ankara Ostim OSB tesislerimizde kontrollü laboratuvar ortamında tamamlanır ve ardından saha montaj noktasına sevk edilir.

Malzeme Seçiminde Mukavemet ve Fonksiyon Matrisi

Doğru kompozit sisteminin seçimi; yapısal yük tipi, ağırlık limiti, kimyasal temas ve bütçe optimizasyonu ekseninde şekillenir. Karbon dokuma türü (twill, plain, satin veya multiaxial UD), yük aktarımının ana eksenlerini doğrudan tayin eder:

• Tek Yönlü (UD) Kumaşlar: Eksenel çekme ve basma gerilmelerinin baskın olduğu profillerde ve kirişlerde kullanılır. Mukavemet lif doğrultusunda maksimize edilir.
• Twill (2x2 Dimi) Dokuma: Karmaşık çift kavisli yüzeylerde drape edilebilirlik (kalıba oturma) kabiliyeti yüksektir; burulma mukavemeti dengelidir.
• Plain (Düz) Dokuma: Sıkı gözenek yapısı sayesinde darbe dayanımı ve delinme direnci gerektiren koruyucu paneller için uygundur.

Kritik yapı elemanlarında mukavemet-ağırlık optimizasyonu yapılırken sandwich panel yapıları öne çıkar. Karbon fiber yüzeyler arasına PMI (polimetakrilimid) köpük veya alüminyum/Nomex balpeteği çekirdek entegre edilerek ağırlık yalnızca %15 artırılırken eğilme rijitliği onlarca kat yükseltilir. Bölgesel endüstriyel gereksinimlerin analizi ve prototipleme adımları, Ankara Ostim OSB tesislerimizin mühendislik kadrosu tarafından yönetilerek projelerin teknik şartnamelere kusursuz uyumu sağlanır.