Akademik Veri Yönetim Sistemi
Uyulgan B. (Yürütücü)
TÜBİTAK Projesi, 2244 - TÜBİTAK Sanayi Doktora Programı Projesi, 2020 - 2028
Günümüzde,
yoğun rekabetin sahne aldığı global otomotiv endüstrisinde; firmaların mevcut
yerini koruyabilmesi ve ilerlemesi; araştırma faaliyetleri sonucunda elde
edilecek yeni ürünlerin ve üretim metotlarının geliştirilmesine bağlıdır. Sektörün
ihtiyaçları ile şekillenen yeni trendler daha hafif yapılı ve yüksek
performanslı, geri dönüştürülebilir araç komponentlerinin üretimini, yalın, sürdürülebilir,
çevreci ve düşük maliyetli üretim yöntemlerinin geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır.
Otomotiv sektöründe polimerlerin kullanımı her geçen gün artmakta, kullanılan
polimerlerin özellikleri de buna bağlı olarak değişmektedir. Otomotiv sızdırmazlık
fitilleri sektöründe gözlemlenen önemli bir eğilim; kauçuk EPDM “Etilen
Propilen Dianen Monomer” esaslı malzemeler yerine, yapısında termoplastik
esaslı TPV ”Termoplastik Vulcanizat” ya da SEBS “Stiren Etilen-Bütilen
Stiren” gibi malzemelerin bulunduğu TPE “Termoplastik Elastomerler” in kullanımının
giderek yaygınlaşmasıdır. Bu değişimin temel sebepleri:1) Daha düşük yoğunluklu
ve hafif olmaları, 2) Geri dönüştürülebilir olmaları, 3) Daha yalın ve
otomasyona uygun yöntemler ile üretilebilir olmaları, düşük enerji tüketimi ve
daha küçük üretim alanı gerektirmeleri, 4) Daha düşük maliyetli olmaları olarak
sıralanabilir. Endüstri 4.0 gibi yeni yaklaşımlar bu trendin giderek artacağını
göstermektedir.
Termoplastik
tabanlı sızdırmazlık profilleri; sırası ile aşağıdaki prosesler sonucunda üretilir.
Granül olarak temin edilen hammaddelerin extrüder hatlarında ısı ve basınç altında
istenen kesit geometrilerinde şekil verilebilir hale getirilmesi, gerekli yüzey
uygulamalarının yapılması, soğuma ile kesit geometrilerinin sağlanması, son aşamada
enjeksiyon yöntemi ile son ürünün oluşturulmasıdır. Tüm bu aşamaların sonucunda
elde edilen ürünün yeni nesil araçlardaki istenen performans beklentilerini sağlaması
için 0.05 mm gibi çok dar tolerans aralıklarına kadar inebilen bir hassasiyete
sahip olması gerekmektedir. Bununla birlikte tüm prosesin yüksek kalite
standardına, daha düşük üretim ve ilk yatırım maliyetine, yüksek servis ömrüne
sahip olması beklenmektedir. Tüm bu bahsedilen gereklilikler ile proses yöntemlerinin
yeni fikirler ve araştırma faaliyetleri sonucunda en iyi duruma getirilmesi öngörülmektedir.
Sektörde önemli bir etki yapacak olan geliştirmeler; endüstride uzun yıllar
sonunda elde edilen tecrübelerin, temel araştırma faaliyetleri ile elde
edilecek çıktılar ile birleştirilmesi sonucunda mümkün olacaktır.
Bu
gereklilikler çerçevesinde öncelikle prosesin termodinamik esaslarının farklı mühendislik
metotları kullanılarak analizi yapılacaktır. Analitik, nümerik ve deneysel yöntemlerin
bir arada yer alacağı bu çalışma da prosese ait nitelikli bir bilgi birikimi sağlanacak
her bir proses parametresinin etkinliği araştırılacaktır. Bir diğer aşamada ise
proseste kullanılan metal – polimer etkileşiminin etkin bir incelemesi yapılarak,
iyileştirilmesi yönünde yaklaşımlar geliştirilecektir. Ürün geliştirme süreçlerinin
ve maliyetlerinin azaltılması önemli bir konu olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu
projede; otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılan plastik kalıp takım çeliklerinin
kullanım yerlerine göre farklı tipte oluşan, aşınma ve korozyon problemlerinin
incelenmesi ve çözümü için çalışmalar yürütülecektir. Kalıplarda yaşanan aşınma
ve korozyon problemleri nedeniyle işleme kalitesi bozulmakta, servis ömürleri
azalmakta ve maliyetleri artmaktadır. Ortaya çıkan bu olumsuz etkenleri ortadan
kaldırmak için yeni nesil takım çeliklerinin değerlendirilmesi, kimyasal ve
mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi, uygun yüzey kaplama ve ısıl işlemlerin
uygulanması incelenecek yöntemler arasındadır.
Bu
kapsamda oluşan malzeme temelli problemlerin çözümü için geliştirilecek olan
borlama işleminin malzemelerin aşınma ve korozyon dirençlerini arttırmasıyla
birlikte yorulma dayanımlarını arttırdığı ve diğer yüzey özelliklerini de geliştirdiği
bilinmektedir. Metalik malzemelerin termo-kimyasal olarak borlanmasında,
malzemenin cinsine, kimyasal bileşimine ve kullanılan borlama ortamına bağlı
olarak oluşan borür tabakasının morfolojisi, mekanik özellikleri ve kimyasal içeriği
değişebilmektedir. Bu projede, plastik enjeksiyon kalıplarında mevcut durumda
kullanılmakta olan QT (su verilmiş, temperlenmiş) olarak temin edilmiş çeliklerin
yerine temin ve talaşlı imalat maliyeti daha ucuz çeliklerin kullanılabilirliği
aşınma ve korozyon direnci açısından incelenecektir. Mevcut durumda kullanılan çeliklerin
yerine alternatif olarak seçilen çeliğinin borlama yöntemlerinden biri olan katı
ve elektroliz borlama yöntemi ile mekanik ve kimyasal özelliklerinin iyileştirilmesi
planlanmaktadır. Borlama parametreleri ve seçilen çeliğin borlama işlemi
sonucunda sahip olacağı aşınma ve korozyon direncine olan etkileri araştırılıp,
optimum aşınma ve korozyon direnci için parametrelerin belirlenmesi aşamasından
sonra performans testleri ile mevcut plastik enjeksiyon kalıp takım çelikleri
arasındaki yeri ve kullanılabilirliği değerlendirilecektir.
Sunulan bu proje ile korozyon
ve aşınmanın yoğun olduğu ve sürtünmeye bağlı olarak oluşan enerji kaybının
fazla olduğu otomotiv sanayisinde kullanılmakta olan yüksek maliyetli plastik
kalıp çeliklerine alternatif olarak geliştirilecek olan görece düşük maliyetli
plastik kalıp çelikleri, borlama işlemi ile mekanik ve kimyasal özelliklerinin
derinlikli bir incelemesinden başlayarak, borlama işleminin etkisi, metal yüzeyinin
sert aşınmaya ve korozyona dayanıklı, iç kısmının ise yeterli dayanımda ve
enerji absorbe edecek şekilde tok olarak kalmasının sağlanması ile sektörün güncel
ihtiyaçlarına yanıt üretecek bilgi birikimini, analiz ve ölçüm metotlarını geliştirerek
literatüre de katkı sağlayacaktır. Proje bu yönü ile birlikte, hem yoğun
rekabetin yer aldığı otomotiv endüstrisinde yaşanan problemlere yenilikçi yaklaşımlar
ile katkı sağlayacak hem de akademik katma değeri yüksek olduğundan üniversite-sanayi
işbirliği çerçevesinde uluslararası rekabete öncülük edip, ülke ekonomisine
katkısı yüksek olacaktır.