SlideShare a Scribd company logo
1 of 7
Download to read offline
bir görüş

Güneþ Enerjisi İle Çalıþan Araç İçin
Monokok Kompozit Gövde Tasarımı ve
İmalatı
Aytaç GÖREN, Özgün BA ER
Ar. Gör., DEÜ Makina Mühendisli i Bölümü

Cuma POLAT
Mak. Müh., ODTÜ Havac l k ve Uzay Mühendisli i Bölümü
ÖZET

iyiye görünür olması, yenilenebilir

Çağımızda, kullanılan enerji kaynaklarının
gün geçtikçe azalması ve çevreye verdikleri
zararların gittikçe tehlikeli boyutlara
ulaşması, tüm dünyada yeni ve yenilenebilir
enerji kaynakları konusunda yapılan
araştırmaların hız kazanmasına neden
olmuştur. Bu kaynaklardan en bol ve
neredeyse sınırsız miktarda olan güneş
enerjisinden elde edilen elektrik enerjisinin
kullanımı, petrol bazlı enerji kaynaklarına
büyük bir alternatif olarak göze çarpmaktadır.
Bu çalışmada güneş enerjisi ile çalışan bir
araç için monokok gövde tasarımı ve imalatı
ele alınmaktadır. Tasarımda, güneş
panellerinden elde edilen kısıtlı enerjinin en
verimli şekilde kullanılabilmesi için aracın
mümkün olduğunca hafif imal edilmesi
planlanmıştır. Bu amaçla ilk etapta aracın
fiberglastan alt ve üst kabuk olarak modeli
yapılmış ve daha sonra bu model üzerinde
yapılan değişiklikler ve iyileştirmeler ile
karbon kompozit gövde imalatına geçilmiştir.
Elde edilen gövde TÜBİTAK'ın düzenlediği
2005 Formula G Yarışlarında Solaris
takımının Erke isimli güneş arabasında
kullanılmıştır.

gerekmektedir.[1] Güneş enerjisinin her

enerji kaynaklarının otomotiv

an aynı değerlerde kullanılabilmesi ise

sektöründe ne kadar kullanılabilir

doğal olarak imkansızdır. Daha uygun

olduğu sorusunu ortaya çıkarmıştır. Bu

ve güç/ağırlık oranları daha yüksek akü

amaçla otomobil üreticisi firmalar hibrid

gruplarının geliştirilmesi bu alanda

araç tasarımlarına başlamışlardır. Hibrid

bulunan başka bir araştırma konusudur

araçlar, düşük hızlarda benzin motoru

[2,3]. Sonuçta, az olan enerjinin daha

yerine elektrik motorunu kullanmakta

verimli kullanımı amaçlanan günerke

ve bu sayede emisyon salınımını

araçlarında, üretilecek gövdenin

azaltmaktadır. Elektrik motorunun

tasarımı büyük önem taşımaktadır.

çalışması için gerekli enerji, içten

Kullanılacak olan enerjinin kısıtlı

yanmalı motoru çalıştırıldığı

olması ve verimli kullanılması

zamanlarda ya da frenleme sırasında

gerekliliği bu konuda sadece verimli

akülere şarj edilmektedir. Sadece

enerji kullanımına dayalı yarış stratejisi

elektrik motoru ile bir motorun ihtiyaç

araştırmalarının yapılmasının bile

duyduğu enerjinin güneş hücrelerinden

yolunu açmıştır. [4]

sağlanması fikri, gelişen teknoloji ile
daha da destek bulmaya başlamıştır.
Günümüzde düşük verimli güneş
hücrelerinin veriminin yükseltilmesi
için çalışmalara hız verilmiştir. Halen
yakın gelecekte güneş hücrelerinden

Bu çalışmada güneş enerjisi ile çalışan
bir araç için monokok gövde tasarımı ele
a l ı n m ı ş t ı r. A r a c ı n ü ç b o y u t l u
modellemesi I-DEAS katı modelleme
programı ile yapılmış ve kalıplar bu

enerjisi sağlanacak ve bir taşıtı hareket

modelden yararlanarak elde edilmiştir.

ettirecek bir elektrik motorunun içten

Gövde malzemesi olarak yüksek

yanmalı motorların güçleri ile

mukavemete ve düşük yoğunluğa sahip

kıyaslanması mümkün değildir. Bu

karbon kompozit kullanılmıştır. Üretilen

yüzden tasarımı yapılacak olan güneş

gövde TÜBİTAK'ın düzenlediği 2005

ünümüzde petrole dayalı enerji

arabalarının günümüz otomobillerine

Formula G Yarışlarında Solaris

kaynaklarının hızla tükenmesi ve

göre çok daha hafif ve aerodinamik

takımının Erke isimli güneş arabasında

çevreye verdiği zararların artık iyiden

açıdan çok daha gelişmiş olmaları

kullanılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Monokok gövde,
fiberglas model, karbon kompozit, güneş
enerjisi

GİRİŞ

G
62

Mühendis ve Makina • Cilt : 48 Sayı: 569
bir görüş
MONOKOK GÖVDE
TASARIMI
Monokok terimi Fransızca'da “tek”

•

bulunan lifleri bağlayarak uygulanan

Alt gövde kalıbının hazırlanması için

dağılımını sağlar. Böylelikle iki

alt gövdenin kesitlerinin alınması.

•

Gövdeye etki edecek kuvvet
noktalarının belirlenmesi.

maddenin ayrı ayrı özelliklerinden daha
üstün bir yapı ortaya çıkar.

(mono) ve “kabuk” (coque) kelimelerinin
birleşmesi ile oluşur. Bu terim, bir

kuvvetlerin tüm yapı boyunca

Bu parametreler ışığında aracın
aerodinamik yapısına, kaç tekerlekli

Son yıllarda, çeşitli tipte lifler ile

olacağına ve tahrikin nasıl olması

desteklenen ve değişik yapılı

desteklenmesine olanak sağlayan bir

gerektiğine karar verilmiştir. Gövdenin

matrislerden oluşan modern

üretim tekniğini ifade etmektedir.

üç boyutlu modeli Şekil 1'de

kompozitlerdeki gelişmeler, yüksek

Geleneksel imalat tekniklerinde ilk etapta

verilmiştir. Şekilde görülen gövde iki

dayanım performansına ve düşük

yükü taşıyacak olan iskeletin (şasinin)

parçadan oluşmaktadır. Üst kabuk

yoğunluklara sahip yapıların elde

üretimi yapılır ve daha sonra bu yapı yük

güneş panellerini taşıyan ve aracın

edilmesine olanak sağlamışlardır.

taşımayan bir kabuk ile kaplanır.

rüzgar direncini düşüren bir yapıya

Özellikle liflerin değişik doğrultularda

Monokok gövde imalatında ise bu iskelet

sahipken alt kabuk monokok bir

yapıya yerleştirilmesi ile yapısal

yapının kabuğu ile birlikte üretilerek

yapıdadır ve araç üzerindeki tüm

anlamda optimum performansın elde

yapıya etkiyen yükün tüm yapıya

sistemleri taşıyacak şekilde dizayn

edilmesi mümkün olmaktadır. Bu

dağılmasına olanak verir. Güneş

edilmiştir.

bakımda üretilecek güneş arabalarında

yapının (tekne, uçak, araba şasisi vs.) dış
yüzeyini kullanarak yapısal yükün

arabalarında hafifliğin ön planda olması,
gövde konstrüksiyonunun daha ince
olmasını gerektirmektedir. Özellikle
monokok gövdeye alt ve üst
salıncaklardan etki eden kuvvetlerin şasi
ile birlikte tüm gövdeye yayılması, ağır
ve hantal bir şasi yerine, göreceli olarak
daha ince destekler kullanılmasını
mümkün kılarak tasarımda istenilen
hafifliğin elde edilmesine olanak sağlar.
Monokok gövde tasarım aşamaları şu
şekilde özetlenebilir:
1. Gövdenin Üç Boyutlu
Modellenmesi :
Tasarımın ilk aşamasında gövdenin üç

Şekil 1. Tasarımı Yapılan Aracın Bilgisayar Destekli (I-Deas) Modeli

boyutlu katı modeli oluşturulmuştur.
Modelin oluşturulmasında I-DEAS katı
modelleme

programından

y a r a r l a n ı l m ı ş t ı r. M o d e l l e m e y e
başlarken ilk adım gövde dizaynında
önemli olan parametrelerin

2. Malzeme Seçimi :
Gövde imalatında kullanılan kompozit

kompozit teknolojisinin ve monokok

malzemeler iki ayrık bileşenin (matris

dizayn parametrelerine ulaşılması

ve takviye elemanı) çeşitli imalat

açısından önem kazanmaktadır.

gövde yapısının kullanılması istenen

teknikleri yardımı ile bir araya

şekilde sıralanabilir:
•
•

Gövde genel yapısı
Gövde üretiminde kullanılacak
malzeme

yapılardır.

Maliyet olarak ele alındığında kompozit

Öğelerden biri genellikle cam elyaf,

malzeme imalatında önemli olan,

karbon, boron veya kevlar gibi güçlü bir

belirlenmesidir. Bu parametreler şu

kullanım yeri ve nasıl kullanılacağıdır.

liftir. Bu lifler yapıya yüksek dayanım

Hafifliğin veya çevresel şartlara karşı

kazandırırken matris olarak adlandırılan

gösterilen direncin önemli olduğu

diğer yapı birbirinden kopuk olarak

durumlarda kullanılan malzeme miktarı

getirilmesi ile oluşan

Mühendis ve Makina • Cilt : 48 Sayı: 569

63
bir görüş
ve işçilik hassasiyeti oranında

ağırlık olarak da %60 daha azdır.

maliyetler yükselmektedir. Bu yüzden

Alüminyum ve fiberglasa göre daha

güneş arabası imalatında ilk etapta

pahalı olmasına rağmen yoğunluğunun

göreceli olarak daha ucuz olan cam elyaf

düşük olması ve buna karşılık iyi

ile monokok gövdenin modeli üretilmiş,

dayanım değerlerine sahip güneş arabası

model üzerinde yapılan değişiklikler ve

imalatında karbon kompozit

iyileştirmelerden sonra esas araç karbon

malzemelerini ideal kılmaktadır.

kompozitten imal edilmiştir. Böylelikle
malzeme maliyetleri mümkün mertebe

Matris:
Güneş arabalarında kullanılan

düşürülmeye çalışılmıştır.

önceden oluşturulan bir kalıp üzerine
giydirilip esas geometrilerin
oluşturulacağı dişi kalıplar elde
edilmiştir. Bu noktada farklı alternatifler
değerlendirilerek optimum bir seçim
yapılmıştır. Bu alternatifler şu şekilde
sıralanabilir:
• Büyük tabla hareketlerine sahip

m a t r i s l e r p o l i m e r m a t r i s l e r d i r.

Lif Tipleri:
Fiberglas: Üretilen gövdenin ilk
modelinde takviye elemanı olarak cam
lifi (fiberglas) kullanılmıştır. Bu
malzeme eritilmiş haldeki camın küçük
deliklerden akıtılıp katılaşması sonucu
üretilir. Yüksek mukavemet değerleri ve
diğer takviye elemanlarına göre düşük
maliyetleri nedeniyle tercih edilmiştir.

Termoset polimerlerin başında gelen
epoksi ve reçine en sıklıkla

CNC tezgahlarla köpükten bire bir
kalıbın oluşturulması,
• 20-30 mm aralıklarla alınan
kesitlerin ince köpüklerle

kullanılanlardandır. Epoksi göreceli

oluşturulup birleştirilerek kaba

olarak daha pahalı olmasına rağmen

geometrinin çıkarılması,

f i b e rg l a s v e y a k a r b o n l i f i i l e
birleştiğinde yüksek mekanik dayanım

• 300-400 mm aralıklarla alınan

performansına sahip olduklarından

kesitlerin üzerine kontrplak

güneş arabalarında, uzay ve havacılık

kaplayarak son geometrinin

teknolojilerinde tercih edilirler.

oluşturulması,

Epoksiler, diğer termoset plastikler gibi
Karbon Lif: Yüksek performanslı
gelişmiş liflerden en yaygın olarak
kullanılanıdır. Genellikle karbon

belli süre sonra sıvı halden katı hale

Maliyetinin diğer yöntemlere göre daha

geçerler ve takiben bir 3-4 gün içinde

düşük olması ve eldeki imkanlar ile daha

kür alarak final sertliklerine ulaşırlar.

hızlı bir şekilde çözüme ulaşılabilmenin

liflerinin çekme mukavemeti lif tipine
göre 3,1-5,5 GPa arasında değişirken
Elastisite çekme modülü 240 GPa
değerlerine kadar ulaşmaktadır. Bu da
demektir ki sadece lifin kendisi bile
7075 T6 Alüminyum alaşımından lif
tipine göre 5-10 kat daha dayanıklı ve

mümkün olması nedeniyle son yöntem
3. Kalıp İmalatı :
Çalışmada I-DEAS programı ile
modellenen alt ve üst kabukların
imalatında kalıplama yönteminin
kullanılmasına karar verilmiştir. Bu
teknikte kompozit malzeme daha

tercih edilmiştir. Buna göre kalıbın
çıkarılmasında şu aşamalardan
geçilmiştir;
•

Öncelikle I-DEAS programı ile katı
modeli oluşturulan alt kabuğun
üzerinden belirli aralıklarla (300-

Tablo 1. Değişik Lif Tiplerinin Mekanik Özellikleri

Lif
Çapı
Lifin Cinsi
E-cam lifi
S-cam lifi
Polietilen
Aramid-Kevlar
HS Karbon, T300
AS4 Karbon
IM7 Karbon
GY80 Karbon
Boron

μm
8-14
8-14
10-12
12
7
7
5
8,4
50-203

Lif
Yoğunluğu
3

g/cm
2,54
2,49
0,97
1,44
1,74
1,80
1,80
1,96
2,60

400 mm) kesitler alınmıştır. Bu
Çekme
Dayanımı
Gpa
3,45
4,58
2,70
3,62
3,54
4,00
5,41
1,86
3,44

Elastik
Çekme
Modülü
GPa
72,4
86,2
87
130
230
228
276
572
407

kesitlerin alınması sırasında
kalıptaki dişi erkek durumları göz
önünde bulundurularak orijinal
kabuk modelinin dış yüzeyi kaburga
üzerine kaplanacak malzemenin
(kontrplak) kalınlığı kadar
küçültülmüştür (standart offset
komutu ile).
•

Alınan kesitlerin 1:1 ölçeğinde
kağıtlara çıktıları alınmıştır.

•

Bu çıktılar doğrultusunda en geniş
bölgelere göre en ve boy ölçüleri

64

Mühendis ve Makina • Cilt : 48 Sayı: 569
bir görüş

Şekil 3. Kontrplak Kaplama

Şekil 2. Bilgisayar Destekli Modelin Üretime Hazırlanması ve Model
İmalatı
Şekil 4. Gerçek Modelin Elde Edilmesi

çıkartılıp 18 mm' lik ham suntalar

k a b u r g a

dikdörtgen biçiminde kesilmiştir

oluşturulmuştur.

(Şekil 2).
•

•

Kesilen ve numaralandırılan bu
dikdörtgen suntalar üzerine daha
önceden alınan çıktılar yardımıyla
kesit geometrileri aktarılmıştır.

•

Tekrar kesilen ve son halini alan
suntaların dış çevreleri zımpara
yardımıyla düzeltilmiştir ve
üzerlerine geçme kanalları
açılmıştır.

•

5m uzunluğunda ve 200x20 mm
kesit ölçülerine sahip iki adet tahta

•

alınarak üzerlerine geçme kanalları
açılmıştır.

Oluşturulan
kaburga üzerine
küçük yarıçapa
sahip noktalarda
dar (100-200
mm),
büyük
yarıçapa sahip
noktalarda da
geniş (500-700
mm) kontrplaklar
kaplanmıştır
(Şekil 3).

Şekil 5. Kalıbın Oluşturulması

zımparalanıp düzgün bir yüzey elde
edilmiştir (Şekil 4).

Kaplanan kontrplakların birleşim
noktaları yapıştırıcı vasıtasıyla
hassas bir biçimde birbirine
yapıştırılmıştır.

•

Üzerlerine geçme kanalları açılan
tahta ve kesit suntaları birleştirilerek

•

Macunla kaplanan dış yüzeyler

•

Oluşturulan bu kalıp üzerine
kompozit
malzeme kaplanarak
kullanılacak olan esas dişi kalıp
oluşturulmuştur (Şekil 5).

Yu k a r ı d a b e l i r t i l e n a ş a m a l a r ı n

Mühendis ve Makina • Cilt : 48 Sayı: 569

65
bir görüş
tamamlanması fizibilite çalışmaları
hariç dört gün gibi kısa sürede olmuştur.
Bununla birlikte bu büyüklükteki bir
kalıbın imalat maliyeti de oldukça
makul bir seviyede tutulmuştur.
4.Alt ve Üst Gövdenin Dökümü :
Alt ve üst gövdenin kalıpları
hazırlandıktan sonra kompozit
malzemenin kalıp içerisine dökülmesi
işlemi gerçekleştirilmiştir. Burada önem
verilmesi gereken bir nokta, dökülen
malzemenin kuruduktan sonra kalıp
içerisinden rahatça çıkarılabilmesi için
malzeme yerleştirilmeden kalıp
içerisinin jel kimyasallar ile
kaplanmasıdır. Prosesin aşamaları şu
şekilde özetlenebilir:
• Jelin sürülmesinin ardından yapılan
ilk modelde cam lifleri birbirleri ile
45° açı yapacak şekilde serilmiştir.

geçilmiştir.
Destekler kabuğun
rijit olmasını
sağlayan, alt ve üst
salıncakların ve
arka tahriğin
bağlanacağı
yapılardır. Destek
elemanları olarak
balpeteği yapılı
kompozit malzeme
kullanılmıştır
(Şekil 6). Bu
Şekil 7. Şasi Bölümlerinin Aracın Üzerine Yerleştirilmesi ve
Desteklerin Atılması
yapılar iki ince
fakat rijit kompozit
arttırıcı iyileştirmeler olarak göze
katman arasına hafif fakat daha kalın
çarpmaktadır.
balpeteği yapı yerleştirilip bunların
birbiri ile kimyasal olarak bağlanması
• Bu işlemler tamamlandıktan sonra
ile oluşur. Hafiflik ve dayanıklılık
artık aracın monokok alt gövdesinin
açısından büyük avantaj sağlayan
birebir modeli hazırlanmış
yapılardır.
olmuştur. İlk modelin fiberglastan
• Hazırlanan destekler kalıp

yapılma nedeni fiberglasın

• Cam elyaflar serildikten sonra
üzerilerine matris malzemesi olan

içerisindeki alt gövdenin belirlenen

maliyetinin karbon kompozite

epoksi sürülmüş ve malzeme 3-4 gün
kuruma sürecine bırakılmıştır.

yerlerine oturtulup epoksi ile

oranla çok daha düşük olmasıdır.

gövdeye birleştirilir ve kurumaya

Gövdenin son halinin nasıl olması

bırakılır. Böylelikle monokok alt

gerektiğine bu model üzerinde karar

gövde modeli elde edilmiştir.

verildikten sonra karbon

Kalıp içerisinde kabuk kururken bir
yandan da desteklerin üretimine

•

Monokok alt gövde
kuruduktan sonra
kalıptan çıkarılmış ve
üzerinde

kompozitten yapılan monokok
gövde minimum malzeme
kullanılarak elde edilmiştir.

fark üst kabuğun sadece panelleri

gövdeye kuvvetin

taşıyacak olması nedeni ile alt kabuğa

geldiği noktalarda fazla

göre çok daha ince ve hafif olmasıdır.

malzeme atılması,

Bunun yanında üst gövdenin

gerektiği yerlerde

aerodinamik yapısı, aracın

b u r u l m a l a r ı n

devrilmemesi ve yüksek hızlara dengeli

engellenmesi için ekstra

bir şekilde çıkabilmesi için çok

desteklerin atılması ve

önemlidir. Bu açıdan birleşmiş alt ve üst

ağırlıktan kaçınmak için

gövdenin bir bütün olarak, I-Deas

modelden malzeme

Mühendis ve Makina • Cilt : 48 Sayı: 569

gövde için de yapılmıştır. Buradaki tek

yapılmıştır. Özellikle

66

Yukarıda açıklanan prosesin aynısı üst

iyileştirmeler

Şekil 6. Bal Peteği Yapı: A.Genel Görünüş, B.İnce,
Rijit Katman, C.Kalın, Yumuşak Çekirdek

bazı

programında çizilen modellerinin

çıkarılması işlemleri

aerodinamik olarak analizleri Fluent

aracın performansını

programı kullanılarak yapılmıştır.
bir görüş
aşağıda anlatılan proses ile imalatı
yapılmıştır:
•

•

Karbon kompozit malzeme kalıbın
içine lifler birbiri ile 45° açı yapacak
şekilde yerleştirilmiştir.

•

Kalıp içerisndeki malzemenin üstü
polimer film ile kaplanmıştır.
Kaplamanın kenarları hava giriş
çıkışını engelleyecek biçimde
kapatılmıştır.

•

Şekil 8. Bilgisayar Destekli Oluşturulan Modelin Aerodinamik Analizi

Kalıbın içerisine malzemenin
yapışmaması ve rahat çıkabilmesi
için jel sürülmüştür.

Tamamen kapatılan polimer fim
üzerinde bir adet epoksi

Şekil 8'de yeni nesil aracın tasarımından

bir araçtan oldukça düşük olduğundan

basılabilmesi için giriş, bir adet de

sonra katı modeline uygulanan akışkan

aerodinamik olarak da yeterlilik

epoksi basıldığında havanın kalıp içi

analizi görülmektedir. Araç, analizde

sağlanmıştır.

ortamını terkedebilmesi için çıkış

5. Sürücü Koruyucu Kapak Dökümü :
Sürücünün araca grip çıkmasını

açılmıştır.

laminer akış her noktada sağlanmıştır.
Araç için bulunan CD katsayısı klasik

sağlayan ve aynı zamanda koruyan

120km/s hızla gittiği kabul edilmiş ve

•

vakum ortamı oluşacak şekilde

kapak imalatında

epoksi basılmış ve kurumaya

gövde imalatından
farklı

bırakılmıştır.

olarak

vakumlama tekniği

•

kullanılmıştır. Sürücü
kapağı için de ilk etapta
kalıp hazırlanmış ve

Şekil 9. Sürücü Koruyucu Kapak Üretimi

Daha sonra açılan girişten kalıba

Malzeme kuruduktan sonra polimer
film sökülüp sürücü koruyucu
kapağı kalıptan çıkarılmıştır. Şekil 9
ve Şekil 10'da sırasıyla, üretilen

Şekil 10. Üst Kabuk Birleşimi.

Mühendis ve Makina • Cilt : 48 Sayı: 569

67
bir görüş
kullanılarak üretim verimliliğinin
artması sağlanmıştır.
5. Hesaplamalar, analizler ve üretim
sonucunda elde edilen teknik
tecrübeler benzer çalışma yapan
birçok ekiple paylaşılmış ve birçok
ekibe de teknik destek verilmiştir.

TEŞEKKÜR
Bu projenin gerçekleştirilmesinde
Şekil 11. Hesaplamalar, Tasarım ve Analizlerden Sonra Üretilmiş Olan Soalris Aracı

bize tüm olanaklarını sunan, maddi ve
manevi her türlü desteği veren Gövsa

sürücü koruyucu kapak ve üst

akülerin bulunduğu bölme yalıtkan

kabukla birleştirilmesi

olması sebebiyle aramit (kevlar)

görülmektedir.

kifinin kullanıldığı kompozit
malzeme ile kaplanabilir.

Tüm bu işlemler bittikten sonra sürücü
koruyucu kapağı üst gövdeye

ölçümlerde yaklaşık olarak 1mm'lik

son şekli verilmiştir. Üretilen aracın

bir çarpılma gözlemlenmiştir. Bu da

resmi ise Şekil 11'de görülmektedir.

bu büyüklükteki ve bu metotla imal

Mühendisleri Odası İzmir Şubesi'ne
teşekkürlerimizi sunarız.

üzerinden alınan diyagonal

alt gövde bağlantısı yapılarak gövdeye

desteklerinden dolayı Makina

2. Bu çalışmada oluşturulan dişi kalıp

yerleştirilmiş ve üst gövde ile monokok

Kompozit A.Ş.'ye ve Tuğrul Gövsa'ya,

edilen bir kalıp için oldukça hassas

TARTIŞMA VE
SONUÇLAR

KAYNAKÇA
1. Ozawa H., Nishikawa S., Higashida
D., Development of Aerodynamics for
a Solar Race Car, JSAE Review
19,343-349,1998.
2. Hoshino, H., Uchidaa, H., Kimura,
H., Takamotoa, K., Hiraokaa, K.,

bir değerdir.

Matsumaeb, Y., Preparation of a

3. Halen kompozit malzeme ve gövde

Nickel-metalhydride (Ni-MH)

Tasarımı ve imalatı yapılan monokok

üretiminde el işçiliğinin büyük önem

Rechargeable Battery and Its

gövde TÜBİTAK 2005 Formula G yarışı

taşıması nedeni ile bilgisayar

Application to a Solar Vehicle,

ve 2006 Formula G kupasında Solaris

modellemesi yapılan gövde tasarımı

International Journal of Hydrogen

takımının Erke isimli aracında başarı ile

ile elde edilen son ürün arasında

kullanılmıştır. Güneş arabaları için

tolerans dışı farklılıkların olmaması

kompozit gövde imalatında bazı

için üretim aşamasında titiz bir

noktalara dikkat etmek gerekmektedir.

çalışmanın önemi büyüktür.

Bunlar:

4. Başarıyla üretilen kalıplar bir kez

1. Karbon kompozit malzemenin

kullanılmakla atılmamış, Solaris II

3. K e n n e d y, B . , P a t t e r s o n , D . ,
Camilleri, S., Use of lithium-ion
Batteries in Electric Vehicles, Journal
of Power Sources 90, 156-162, 2000.
4. Shmizu, Y., Komatsu, Y., Torii, M.,
Takamuro, M., Solar Car Cruising
Strategy and Its Supporting Problem,

iletken olması nedeni ile güneş

aracının

arabalarında kullanılan sürücü

faydalanılması yanında, Solaris

kartlarının, tüm akülerin, taşıyıcı

araştırma ekibi dışında bir ekibin de

kablolaların iyi bir şekilde

aynı kalıpları kullanmasına izin

Engineers, 10 Edition, Mc-Graw Hill,

yalıtılması büyük önem

verilmiş, ilk üretilen cam elyaf

1997.

taşımaktadır. Aracın özellikle sürücü

sürücü koruyucusunun FormulaG

kartlarının bulunduğu bölme ile

2006'da başka bir ekip tarafından

68

Mühendis ve Makina • Cilt : 48 Sayı: 569

üretilmesinde

Energy 26, 873-877, 2001.

JSAE Review 19, 143-149, 1998
5. Eugene, A.A., Theodore, B., Marks'
Standart Handbook for Mechanical
th

6. www.deu.edu.tr/solaris. Solaris Takımı
web sitesi.

More Related Content

What's hot

Örneklerle Tekla Structures (XSTEEL)
Örneklerle Tekla Structures (XSTEEL)Örneklerle Tekla Structures (XSTEEL)
Örneklerle Tekla Structures (XSTEEL)Yusuf Yıldız
 
Ανεμογεννήτρια
ΑνεμογεννήτριαΑνεμογεννήτρια
ΑνεμογεννήτριαEleni Kabaraki
 
Strengthening of Reinforced Concrete Beams in Flexure using Near Surface Moun...
Strengthening of Reinforced Concrete Beams in Flexure using Near Surface Moun...Strengthening of Reinforced Concrete Beams in Flexure using Near Surface Moun...
Strengthening of Reinforced Concrete Beams in Flexure using Near Surface Moun...IRJET Journal
 
1_Aula_ Historia Cerâmica_Aplicações_2022.pptx
1_Aula_ Historia Cerâmica_Aplicações_2022.pptx1_Aula_ Historia Cerâmica_Aplicações_2022.pptx
1_Aula_ Historia Cerâmica_Aplicações_2022.pptxLuciana Boaventura Palhares
 
Çelik Yapıların Tasarım Metodları ve Bunların Karşılaştırılması
Çelik Yapıların Tasarım Metodları ve Bunların KarşılaştırılmasıÇelik Yapıların Tasarım Metodları ve Bunların Karşılaştırılması
Çelik Yapıların Tasarım Metodları ve Bunların KarşılaştırılmasıYusuf Yıldız
 
Zero Carbon Isn’t Really Zero: Why Embodied Carbon in Materials Can’t Be Ignored
Zero Carbon Isn’t Really Zero: Why Embodied Carbon in Materials Can’t Be IgnoredZero Carbon Isn’t Really Zero: Why Embodied Carbon in Materials Can’t Be Ignored
Zero Carbon Isn’t Really Zero: Why Embodied Carbon in Materials Can’t Be Ignoredenginayaz
 
Çok Katlı Yapılarda Düşey Düzensizlikler
Çok Katlı Yapılarda Düşey DüzensizliklerÇok Katlı Yapılarda Düşey Düzensizlikler
Çok Katlı Yapılarda Düşey DüzensizliklerYusuf Yıldız
 
Madeira na construcao civil aula 3 - 13.09.13 (1)
Madeira na construcao civil   aula 3 - 13.09.13 (1)Madeira na construcao civil   aula 3 - 13.09.13 (1)
Madeira na construcao civil aula 3 - 13.09.13 (1)Crissio Costa
 

What's hot (9)

Örneklerle Tekla Structures (XSTEEL)
Örneklerle Tekla Structures (XSTEEL)Örneklerle Tekla Structures (XSTEEL)
Örneklerle Tekla Structures (XSTEEL)
 
Ανεμογεννήτρια
ΑνεμογεννήτριαΑνεμογεννήτρια
Ανεμογεννήτρια
 
Strengthening of Reinforced Concrete Beams in Flexure using Near Surface Moun...
Strengthening of Reinforced Concrete Beams in Flexure using Near Surface Moun...Strengthening of Reinforced Concrete Beams in Flexure using Near Surface Moun...
Strengthening of Reinforced Concrete Beams in Flexure using Near Surface Moun...
 
1_Aula_ Historia Cerâmica_Aplicações_2022.pptx
1_Aula_ Historia Cerâmica_Aplicações_2022.pptx1_Aula_ Historia Cerâmica_Aplicações_2022.pptx
1_Aula_ Historia Cerâmica_Aplicações_2022.pptx
 
Çelik Yapıların Tasarım Metodları ve Bunların Karşılaştırılması
Çelik Yapıların Tasarım Metodları ve Bunların KarşılaştırılmasıÇelik Yapıların Tasarım Metodları ve Bunların Karşılaştırılması
Çelik Yapıların Tasarım Metodları ve Bunların Karşılaştırılması
 
Madeira
MadeiraMadeira
Madeira
 
Zero Carbon Isn’t Really Zero: Why Embodied Carbon in Materials Can’t Be Ignored
Zero Carbon Isn’t Really Zero: Why Embodied Carbon in Materials Can’t Be IgnoredZero Carbon Isn’t Really Zero: Why Embodied Carbon in Materials Can’t Be Ignored
Zero Carbon Isn’t Really Zero: Why Embodied Carbon in Materials Can’t Be Ignored
 
Çok Katlı Yapılarda Düşey Düzensizlikler
Çok Katlı Yapılarda Düşey DüzensizliklerÇok Katlı Yapılarda Düşey Düzensizlikler
Çok Katlı Yapılarda Düşey Düzensizlikler
 
Madeira na construcao civil aula 3 - 13.09.13 (1)
Madeira na construcao civil   aula 3 - 13.09.13 (1)Madeira na construcao civil   aula 3 - 13.09.13 (1)
Madeira na construcao civil aula 3 - 13.09.13 (1)
 

Similar to Monokok kompozit gövde tasarımı

Güneş panelleri 2
Güneş panelleri 2Güneş panelleri 2
Güneş panelleri 2Habip TAYLAN
 
Connecting Rod FEA
Connecting Rod FEAConnecting Rod FEA
Connecting Rod FEAMustafaSt3
 
GES İl Özel İdare Yatırımcı Sunumu
GES İl Özel İdare Yatırımcı SunumuGES İl Özel İdare Yatırımcı Sunumu
GES İl Özel İdare Yatırımcı Sunumumtahca
 
Imascon autumn 2019
Imascon autumn 2019Imascon autumn 2019
Imascon autumn 2019MustafaSt3
 
UDCS21_Proceeding-Book.pdf
UDCS21_Proceeding-Book.pdfUDCS21_Proceeding-Book.pdf
UDCS21_Proceeding-Book.pdfEmelBayram
 
10.2339-politeknik.846990-1468627.pdf
10.2339-politeknik.846990-1468627.pdf10.2339-politeknik.846990-1468627.pdf
10.2339-politeknik.846990-1468627.pdfssusera0802e
 
Otomoti̇v sektöründe nanoteknoloji̇(hüseyi̇n onur )
Otomoti̇v sektöründe nanoteknoloji̇(hüseyi̇n onur )Otomoti̇v sektöründe nanoteknoloji̇(hüseyi̇n onur )
Otomoti̇v sektöründe nanoteknoloji̇(hüseyi̇n onur )Habip TAYLAN
 
CEREN GENC PRESENTATION-PORTFOLYO
CEREN GENC PRESENTATION-PORTFOLYOCEREN GENC PRESENTATION-PORTFOLYO
CEREN GENC PRESENTATION-PORTFOLYOCeren Genc
 
Bilim ve teknoloji haberleri 1
Bilim ve teknoloji haberleri 1Bilim ve teknoloji haberleri 1
Bilim ve teknoloji haberleri 1osman keskin
 
Hıza duyarlı kasis tez
Hıza duyarlı kasis tezHıza duyarlı kasis tez
Hıza duyarlı kasis tezgokhan1985
 

Similar to Monokok kompozit gövde tasarımı (13)

Balpeteği kompozitler
Balpeteği kompozitlerBalpeteği kompozitler
Balpeteği kompozitler
 
Güneş panelleri 2
Güneş panelleri 2Güneş panelleri 2
Güneş panelleri 2
 
Connecting Rod FEA
Connecting Rod FEAConnecting Rod FEA
Connecting Rod FEA
 
GES İl Özel İdare Yatırımcı Sunumu
GES İl Özel İdare Yatırımcı SunumuGES İl Özel İdare Yatırımcı Sunumu
GES İl Özel İdare Yatırımcı Sunumu
 
Imascon autumn 2019
Imascon autumn 2019Imascon autumn 2019
Imascon autumn 2019
 
UDCS21_Proceeding-Book.pdf
UDCS21_Proceeding-Book.pdfUDCS21_Proceeding-Book.pdf
UDCS21_Proceeding-Book.pdf
 
Rasit Turan
Rasit TuranRasit Turan
Rasit Turan
 
10.2339-politeknik.846990-1468627.pdf
10.2339-politeknik.846990-1468627.pdf10.2339-politeknik.846990-1468627.pdf
10.2339-politeknik.846990-1468627.pdf
 
Otomoti̇v sektöründe nanoteknoloji̇(hüseyi̇n onur )
Otomoti̇v sektöründe nanoteknoloji̇(hüseyi̇n onur )Otomoti̇v sektöründe nanoteknoloji̇(hüseyi̇n onur )
Otomoti̇v sektöründe nanoteknoloji̇(hüseyi̇n onur )
 
CEREN GENC PRESENTATION-PORTFOLYO
CEREN GENC PRESENTATION-PORTFOLYOCEREN GENC PRESENTATION-PORTFOLYO
CEREN GENC PRESENTATION-PORTFOLYO
 
Bilim ve teknoloji haberleri 1
Bilim ve teknoloji haberleri 1Bilim ve teknoloji haberleri 1
Bilim ve teknoloji haberleri 1
 
Hıza duyarlı kasis tez
Hıza duyarlı kasis tezHıza duyarlı kasis tez
Hıza duyarlı kasis tez
 
Segmentasyon
SegmentasyonSegmentasyon
Segmentasyon
 

Monokok kompozit gövde tasarımı

  • 1. bir görüş Güneþ Enerjisi İle Çalıþan Araç İçin Monokok Kompozit Gövde Tasarımı ve İmalatı Aytaç GÖREN, Özgün BA ER Ar. Gör., DEÜ Makina Mühendisli i Bölümü Cuma POLAT Mak. Müh., ODTÜ Havac l k ve Uzay Mühendisli i Bölümü ÖZET iyiye görünür olması, yenilenebilir Çağımızda, kullanılan enerji kaynaklarının gün geçtikçe azalması ve çevreye verdikleri zararların gittikçe tehlikeli boyutlara ulaşması, tüm dünyada yeni ve yenilenebilir enerji kaynakları konusunda yapılan araştırmaların hız kazanmasına neden olmuştur. Bu kaynaklardan en bol ve neredeyse sınırsız miktarda olan güneş enerjisinden elde edilen elektrik enerjisinin kullanımı, petrol bazlı enerji kaynaklarına büyük bir alternatif olarak göze çarpmaktadır. Bu çalışmada güneş enerjisi ile çalışan bir araç için monokok gövde tasarımı ve imalatı ele alınmaktadır. Tasarımda, güneş panellerinden elde edilen kısıtlı enerjinin en verimli şekilde kullanılabilmesi için aracın mümkün olduğunca hafif imal edilmesi planlanmıştır. Bu amaçla ilk etapta aracın fiberglastan alt ve üst kabuk olarak modeli yapılmış ve daha sonra bu model üzerinde yapılan değişiklikler ve iyileştirmeler ile karbon kompozit gövde imalatına geçilmiştir. Elde edilen gövde TÜBİTAK'ın düzenlediği 2005 Formula G Yarışlarında Solaris takımının Erke isimli güneş arabasında kullanılmıştır. gerekmektedir.[1] Güneş enerjisinin her enerji kaynaklarının otomotiv an aynı değerlerde kullanılabilmesi ise sektöründe ne kadar kullanılabilir doğal olarak imkansızdır. Daha uygun olduğu sorusunu ortaya çıkarmıştır. Bu ve güç/ağırlık oranları daha yüksek akü amaçla otomobil üreticisi firmalar hibrid gruplarının geliştirilmesi bu alanda araç tasarımlarına başlamışlardır. Hibrid bulunan başka bir araştırma konusudur araçlar, düşük hızlarda benzin motoru [2,3]. Sonuçta, az olan enerjinin daha yerine elektrik motorunu kullanmakta verimli kullanımı amaçlanan günerke ve bu sayede emisyon salınımını araçlarında, üretilecek gövdenin azaltmaktadır. Elektrik motorunun tasarımı büyük önem taşımaktadır. çalışması için gerekli enerji, içten Kullanılacak olan enerjinin kısıtlı yanmalı motoru çalıştırıldığı olması ve verimli kullanılması zamanlarda ya da frenleme sırasında gerekliliği bu konuda sadece verimli akülere şarj edilmektedir. Sadece enerji kullanımına dayalı yarış stratejisi elektrik motoru ile bir motorun ihtiyaç araştırmalarının yapılmasının bile duyduğu enerjinin güneş hücrelerinden yolunu açmıştır. [4] sağlanması fikri, gelişen teknoloji ile daha da destek bulmaya başlamıştır. Günümüzde düşük verimli güneş hücrelerinin veriminin yükseltilmesi için çalışmalara hız verilmiştir. Halen yakın gelecekte güneş hücrelerinden Bu çalışmada güneş enerjisi ile çalışan bir araç için monokok gövde tasarımı ele a l ı n m ı ş t ı r. A r a c ı n ü ç b o y u t l u modellemesi I-DEAS katı modelleme programı ile yapılmış ve kalıplar bu enerjisi sağlanacak ve bir taşıtı hareket modelden yararlanarak elde edilmiştir. ettirecek bir elektrik motorunun içten Gövde malzemesi olarak yüksek yanmalı motorların güçleri ile mukavemete ve düşük yoğunluğa sahip kıyaslanması mümkün değildir. Bu karbon kompozit kullanılmıştır. Üretilen yüzden tasarımı yapılacak olan güneş gövde TÜBİTAK'ın düzenlediği 2005 ünümüzde petrole dayalı enerji arabalarının günümüz otomobillerine Formula G Yarışlarında Solaris kaynaklarının hızla tükenmesi ve göre çok daha hafif ve aerodinamik takımının Erke isimli güneş arabasında çevreye verdiği zararların artık iyiden açıdan çok daha gelişmiş olmaları kullanılmıştır. Anahtar Kelimeler: Monokok gövde, fiberglas model, karbon kompozit, güneş enerjisi GİRİŞ G 62 Mühendis ve Makina • Cilt : 48 Sayı: 569
  • 2. bir görüş MONOKOK GÖVDE TASARIMI Monokok terimi Fransızca'da “tek” • bulunan lifleri bağlayarak uygulanan Alt gövde kalıbının hazırlanması için dağılımını sağlar. Böylelikle iki alt gövdenin kesitlerinin alınması. • Gövdeye etki edecek kuvvet noktalarının belirlenmesi. maddenin ayrı ayrı özelliklerinden daha üstün bir yapı ortaya çıkar. (mono) ve “kabuk” (coque) kelimelerinin birleşmesi ile oluşur. Bu terim, bir kuvvetlerin tüm yapı boyunca Bu parametreler ışığında aracın aerodinamik yapısına, kaç tekerlekli Son yıllarda, çeşitli tipte lifler ile olacağına ve tahrikin nasıl olması desteklenen ve değişik yapılı desteklenmesine olanak sağlayan bir gerektiğine karar verilmiştir. Gövdenin matrislerden oluşan modern üretim tekniğini ifade etmektedir. üç boyutlu modeli Şekil 1'de kompozitlerdeki gelişmeler, yüksek Geleneksel imalat tekniklerinde ilk etapta verilmiştir. Şekilde görülen gövde iki dayanım performansına ve düşük yükü taşıyacak olan iskeletin (şasinin) parçadan oluşmaktadır. Üst kabuk yoğunluklara sahip yapıların elde üretimi yapılır ve daha sonra bu yapı yük güneş panellerini taşıyan ve aracın edilmesine olanak sağlamışlardır. taşımayan bir kabuk ile kaplanır. rüzgar direncini düşüren bir yapıya Özellikle liflerin değişik doğrultularda Monokok gövde imalatında ise bu iskelet sahipken alt kabuk monokok bir yapıya yerleştirilmesi ile yapısal yapının kabuğu ile birlikte üretilerek yapıdadır ve araç üzerindeki tüm anlamda optimum performansın elde yapıya etkiyen yükün tüm yapıya sistemleri taşıyacak şekilde dizayn edilmesi mümkün olmaktadır. Bu dağılmasına olanak verir. Güneş edilmiştir. bakımda üretilecek güneş arabalarında yapının (tekne, uçak, araba şasisi vs.) dış yüzeyini kullanarak yapısal yükün arabalarında hafifliğin ön planda olması, gövde konstrüksiyonunun daha ince olmasını gerektirmektedir. Özellikle monokok gövdeye alt ve üst salıncaklardan etki eden kuvvetlerin şasi ile birlikte tüm gövdeye yayılması, ağır ve hantal bir şasi yerine, göreceli olarak daha ince destekler kullanılmasını mümkün kılarak tasarımda istenilen hafifliğin elde edilmesine olanak sağlar. Monokok gövde tasarım aşamaları şu şekilde özetlenebilir: 1. Gövdenin Üç Boyutlu Modellenmesi : Tasarımın ilk aşamasında gövdenin üç Şekil 1. Tasarımı Yapılan Aracın Bilgisayar Destekli (I-Deas) Modeli boyutlu katı modeli oluşturulmuştur. Modelin oluşturulmasında I-DEAS katı modelleme programından y a r a r l a n ı l m ı ş t ı r. M o d e l l e m e y e başlarken ilk adım gövde dizaynında önemli olan parametrelerin 2. Malzeme Seçimi : Gövde imalatında kullanılan kompozit kompozit teknolojisinin ve monokok malzemeler iki ayrık bileşenin (matris dizayn parametrelerine ulaşılması ve takviye elemanı) çeşitli imalat açısından önem kazanmaktadır. gövde yapısının kullanılması istenen teknikleri yardımı ile bir araya şekilde sıralanabilir: • • Gövde genel yapısı Gövde üretiminde kullanılacak malzeme yapılardır. Maliyet olarak ele alındığında kompozit Öğelerden biri genellikle cam elyaf, malzeme imalatında önemli olan, karbon, boron veya kevlar gibi güçlü bir belirlenmesidir. Bu parametreler şu kullanım yeri ve nasıl kullanılacağıdır. liftir. Bu lifler yapıya yüksek dayanım Hafifliğin veya çevresel şartlara karşı kazandırırken matris olarak adlandırılan gösterilen direncin önemli olduğu diğer yapı birbirinden kopuk olarak durumlarda kullanılan malzeme miktarı getirilmesi ile oluşan Mühendis ve Makina • Cilt : 48 Sayı: 569 63
  • 3. bir görüş ve işçilik hassasiyeti oranında ağırlık olarak da %60 daha azdır. maliyetler yükselmektedir. Bu yüzden Alüminyum ve fiberglasa göre daha güneş arabası imalatında ilk etapta pahalı olmasına rağmen yoğunluğunun göreceli olarak daha ucuz olan cam elyaf düşük olması ve buna karşılık iyi ile monokok gövdenin modeli üretilmiş, dayanım değerlerine sahip güneş arabası model üzerinde yapılan değişiklikler ve imalatında karbon kompozit iyileştirmelerden sonra esas araç karbon malzemelerini ideal kılmaktadır. kompozitten imal edilmiştir. Böylelikle malzeme maliyetleri mümkün mertebe Matris: Güneş arabalarında kullanılan düşürülmeye çalışılmıştır. önceden oluşturulan bir kalıp üzerine giydirilip esas geometrilerin oluşturulacağı dişi kalıplar elde edilmiştir. Bu noktada farklı alternatifler değerlendirilerek optimum bir seçim yapılmıştır. Bu alternatifler şu şekilde sıralanabilir: • Büyük tabla hareketlerine sahip m a t r i s l e r p o l i m e r m a t r i s l e r d i r. Lif Tipleri: Fiberglas: Üretilen gövdenin ilk modelinde takviye elemanı olarak cam lifi (fiberglas) kullanılmıştır. Bu malzeme eritilmiş haldeki camın küçük deliklerden akıtılıp katılaşması sonucu üretilir. Yüksek mukavemet değerleri ve diğer takviye elemanlarına göre düşük maliyetleri nedeniyle tercih edilmiştir. Termoset polimerlerin başında gelen epoksi ve reçine en sıklıkla CNC tezgahlarla köpükten bire bir kalıbın oluşturulması, • 20-30 mm aralıklarla alınan kesitlerin ince köpüklerle kullanılanlardandır. Epoksi göreceli oluşturulup birleştirilerek kaba olarak daha pahalı olmasına rağmen geometrinin çıkarılması, f i b e rg l a s v e y a k a r b o n l i f i i l e birleştiğinde yüksek mekanik dayanım • 300-400 mm aralıklarla alınan performansına sahip olduklarından kesitlerin üzerine kontrplak güneş arabalarında, uzay ve havacılık kaplayarak son geometrinin teknolojilerinde tercih edilirler. oluşturulması, Epoksiler, diğer termoset plastikler gibi Karbon Lif: Yüksek performanslı gelişmiş liflerden en yaygın olarak kullanılanıdır. Genellikle karbon belli süre sonra sıvı halden katı hale Maliyetinin diğer yöntemlere göre daha geçerler ve takiben bir 3-4 gün içinde düşük olması ve eldeki imkanlar ile daha kür alarak final sertliklerine ulaşırlar. hızlı bir şekilde çözüme ulaşılabilmenin liflerinin çekme mukavemeti lif tipine göre 3,1-5,5 GPa arasında değişirken Elastisite çekme modülü 240 GPa değerlerine kadar ulaşmaktadır. Bu da demektir ki sadece lifin kendisi bile 7075 T6 Alüminyum alaşımından lif tipine göre 5-10 kat daha dayanıklı ve mümkün olması nedeniyle son yöntem 3. Kalıp İmalatı : Çalışmada I-DEAS programı ile modellenen alt ve üst kabukların imalatında kalıplama yönteminin kullanılmasına karar verilmiştir. Bu teknikte kompozit malzeme daha tercih edilmiştir. Buna göre kalıbın çıkarılmasında şu aşamalardan geçilmiştir; • Öncelikle I-DEAS programı ile katı modeli oluşturulan alt kabuğun üzerinden belirli aralıklarla (300- Tablo 1. Değişik Lif Tiplerinin Mekanik Özellikleri Lif Çapı Lifin Cinsi E-cam lifi S-cam lifi Polietilen Aramid-Kevlar HS Karbon, T300 AS4 Karbon IM7 Karbon GY80 Karbon Boron μm 8-14 8-14 10-12 12 7 7 5 8,4 50-203 Lif Yoğunluğu 3 g/cm 2,54 2,49 0,97 1,44 1,74 1,80 1,80 1,96 2,60 400 mm) kesitler alınmıştır. Bu Çekme Dayanımı Gpa 3,45 4,58 2,70 3,62 3,54 4,00 5,41 1,86 3,44 Elastik Çekme Modülü GPa 72,4 86,2 87 130 230 228 276 572 407 kesitlerin alınması sırasında kalıptaki dişi erkek durumları göz önünde bulundurularak orijinal kabuk modelinin dış yüzeyi kaburga üzerine kaplanacak malzemenin (kontrplak) kalınlığı kadar küçültülmüştür (standart offset komutu ile). • Alınan kesitlerin 1:1 ölçeğinde kağıtlara çıktıları alınmıştır. • Bu çıktılar doğrultusunda en geniş bölgelere göre en ve boy ölçüleri 64 Mühendis ve Makina • Cilt : 48 Sayı: 569
  • 4. bir görüş Şekil 3. Kontrplak Kaplama Şekil 2. Bilgisayar Destekli Modelin Üretime Hazırlanması ve Model İmalatı Şekil 4. Gerçek Modelin Elde Edilmesi çıkartılıp 18 mm' lik ham suntalar k a b u r g a dikdörtgen biçiminde kesilmiştir oluşturulmuştur. (Şekil 2). • • Kesilen ve numaralandırılan bu dikdörtgen suntalar üzerine daha önceden alınan çıktılar yardımıyla kesit geometrileri aktarılmıştır. • Tekrar kesilen ve son halini alan suntaların dış çevreleri zımpara yardımıyla düzeltilmiştir ve üzerlerine geçme kanalları açılmıştır. • 5m uzunluğunda ve 200x20 mm kesit ölçülerine sahip iki adet tahta • alınarak üzerlerine geçme kanalları açılmıştır. Oluşturulan kaburga üzerine küçük yarıçapa sahip noktalarda dar (100-200 mm), büyük yarıçapa sahip noktalarda da geniş (500-700 mm) kontrplaklar kaplanmıştır (Şekil 3). Şekil 5. Kalıbın Oluşturulması zımparalanıp düzgün bir yüzey elde edilmiştir (Şekil 4). Kaplanan kontrplakların birleşim noktaları yapıştırıcı vasıtasıyla hassas bir biçimde birbirine yapıştırılmıştır. • Üzerlerine geçme kanalları açılan tahta ve kesit suntaları birleştirilerek • Macunla kaplanan dış yüzeyler • Oluşturulan bu kalıp üzerine kompozit malzeme kaplanarak kullanılacak olan esas dişi kalıp oluşturulmuştur (Şekil 5). Yu k a r ı d a b e l i r t i l e n a ş a m a l a r ı n Mühendis ve Makina • Cilt : 48 Sayı: 569 65
  • 5. bir görüş tamamlanması fizibilite çalışmaları hariç dört gün gibi kısa sürede olmuştur. Bununla birlikte bu büyüklükteki bir kalıbın imalat maliyeti de oldukça makul bir seviyede tutulmuştur. 4.Alt ve Üst Gövdenin Dökümü : Alt ve üst gövdenin kalıpları hazırlandıktan sonra kompozit malzemenin kalıp içerisine dökülmesi işlemi gerçekleştirilmiştir. Burada önem verilmesi gereken bir nokta, dökülen malzemenin kuruduktan sonra kalıp içerisinden rahatça çıkarılabilmesi için malzeme yerleştirilmeden kalıp içerisinin jel kimyasallar ile kaplanmasıdır. Prosesin aşamaları şu şekilde özetlenebilir: • Jelin sürülmesinin ardından yapılan ilk modelde cam lifleri birbirleri ile 45° açı yapacak şekilde serilmiştir. geçilmiştir. Destekler kabuğun rijit olmasını sağlayan, alt ve üst salıncakların ve arka tahriğin bağlanacağı yapılardır. Destek elemanları olarak balpeteği yapılı kompozit malzeme kullanılmıştır (Şekil 6). Bu Şekil 7. Şasi Bölümlerinin Aracın Üzerine Yerleştirilmesi ve Desteklerin Atılması yapılar iki ince fakat rijit kompozit arttırıcı iyileştirmeler olarak göze katman arasına hafif fakat daha kalın çarpmaktadır. balpeteği yapı yerleştirilip bunların birbiri ile kimyasal olarak bağlanması • Bu işlemler tamamlandıktan sonra ile oluşur. Hafiflik ve dayanıklılık artık aracın monokok alt gövdesinin açısından büyük avantaj sağlayan birebir modeli hazırlanmış yapılardır. olmuştur. İlk modelin fiberglastan • Hazırlanan destekler kalıp yapılma nedeni fiberglasın • Cam elyaflar serildikten sonra üzerilerine matris malzemesi olan içerisindeki alt gövdenin belirlenen maliyetinin karbon kompozite epoksi sürülmüş ve malzeme 3-4 gün kuruma sürecine bırakılmıştır. yerlerine oturtulup epoksi ile oranla çok daha düşük olmasıdır. gövdeye birleştirilir ve kurumaya Gövdenin son halinin nasıl olması bırakılır. Böylelikle monokok alt gerektiğine bu model üzerinde karar gövde modeli elde edilmiştir. verildikten sonra karbon Kalıp içerisinde kabuk kururken bir yandan da desteklerin üretimine • Monokok alt gövde kuruduktan sonra kalıptan çıkarılmış ve üzerinde kompozitten yapılan monokok gövde minimum malzeme kullanılarak elde edilmiştir. fark üst kabuğun sadece panelleri gövdeye kuvvetin taşıyacak olması nedeni ile alt kabuğa geldiği noktalarda fazla göre çok daha ince ve hafif olmasıdır. malzeme atılması, Bunun yanında üst gövdenin gerektiği yerlerde aerodinamik yapısı, aracın b u r u l m a l a r ı n devrilmemesi ve yüksek hızlara dengeli engellenmesi için ekstra bir şekilde çıkabilmesi için çok desteklerin atılması ve önemlidir. Bu açıdan birleşmiş alt ve üst ağırlıktan kaçınmak için gövdenin bir bütün olarak, I-Deas modelden malzeme Mühendis ve Makina • Cilt : 48 Sayı: 569 gövde için de yapılmıştır. Buradaki tek yapılmıştır. Özellikle 66 Yukarıda açıklanan prosesin aynısı üst iyileştirmeler Şekil 6. Bal Peteği Yapı: A.Genel Görünüş, B.İnce, Rijit Katman, C.Kalın, Yumuşak Çekirdek bazı programında çizilen modellerinin çıkarılması işlemleri aerodinamik olarak analizleri Fluent aracın performansını programı kullanılarak yapılmıştır.
  • 6. bir görüş aşağıda anlatılan proses ile imalatı yapılmıştır: • • Karbon kompozit malzeme kalıbın içine lifler birbiri ile 45° açı yapacak şekilde yerleştirilmiştir. • Kalıp içerisndeki malzemenin üstü polimer film ile kaplanmıştır. Kaplamanın kenarları hava giriş çıkışını engelleyecek biçimde kapatılmıştır. • Şekil 8. Bilgisayar Destekli Oluşturulan Modelin Aerodinamik Analizi Kalıbın içerisine malzemenin yapışmaması ve rahat çıkabilmesi için jel sürülmüştür. Tamamen kapatılan polimer fim üzerinde bir adet epoksi Şekil 8'de yeni nesil aracın tasarımından bir araçtan oldukça düşük olduğundan basılabilmesi için giriş, bir adet de sonra katı modeline uygulanan akışkan aerodinamik olarak da yeterlilik epoksi basıldığında havanın kalıp içi analizi görülmektedir. Araç, analizde sağlanmıştır. ortamını terkedebilmesi için çıkış 5. Sürücü Koruyucu Kapak Dökümü : Sürücünün araca grip çıkmasını açılmıştır. laminer akış her noktada sağlanmıştır. Araç için bulunan CD katsayısı klasik sağlayan ve aynı zamanda koruyan 120km/s hızla gittiği kabul edilmiş ve • vakum ortamı oluşacak şekilde kapak imalatında epoksi basılmış ve kurumaya gövde imalatından farklı bırakılmıştır. olarak vakumlama tekniği • kullanılmıştır. Sürücü kapağı için de ilk etapta kalıp hazırlanmış ve Şekil 9. Sürücü Koruyucu Kapak Üretimi Daha sonra açılan girişten kalıba Malzeme kuruduktan sonra polimer film sökülüp sürücü koruyucu kapağı kalıptan çıkarılmıştır. Şekil 9 ve Şekil 10'da sırasıyla, üretilen Şekil 10. Üst Kabuk Birleşimi. Mühendis ve Makina • Cilt : 48 Sayı: 569 67
  • 7. bir görüş kullanılarak üretim verimliliğinin artması sağlanmıştır. 5. Hesaplamalar, analizler ve üretim sonucunda elde edilen teknik tecrübeler benzer çalışma yapan birçok ekiple paylaşılmış ve birçok ekibe de teknik destek verilmiştir. TEŞEKKÜR Bu projenin gerçekleştirilmesinde Şekil 11. Hesaplamalar, Tasarım ve Analizlerden Sonra Üretilmiş Olan Soalris Aracı bize tüm olanaklarını sunan, maddi ve manevi her türlü desteği veren Gövsa sürücü koruyucu kapak ve üst akülerin bulunduğu bölme yalıtkan kabukla birleştirilmesi olması sebebiyle aramit (kevlar) görülmektedir. kifinin kullanıldığı kompozit malzeme ile kaplanabilir. Tüm bu işlemler bittikten sonra sürücü koruyucu kapağı üst gövdeye ölçümlerde yaklaşık olarak 1mm'lik son şekli verilmiştir. Üretilen aracın bir çarpılma gözlemlenmiştir. Bu da resmi ise Şekil 11'de görülmektedir. bu büyüklükteki ve bu metotla imal Mühendisleri Odası İzmir Şubesi'ne teşekkürlerimizi sunarız. üzerinden alınan diyagonal alt gövde bağlantısı yapılarak gövdeye desteklerinden dolayı Makina 2. Bu çalışmada oluşturulan dişi kalıp yerleştirilmiş ve üst gövde ile monokok Kompozit A.Ş.'ye ve Tuğrul Gövsa'ya, edilen bir kalıp için oldukça hassas TARTIŞMA VE SONUÇLAR KAYNAKÇA 1. Ozawa H., Nishikawa S., Higashida D., Development of Aerodynamics for a Solar Race Car, JSAE Review 19,343-349,1998. 2. Hoshino, H., Uchidaa, H., Kimura, H., Takamotoa, K., Hiraokaa, K., bir değerdir. Matsumaeb, Y., Preparation of a 3. Halen kompozit malzeme ve gövde Nickel-metalhydride (Ni-MH) Tasarımı ve imalatı yapılan monokok üretiminde el işçiliğinin büyük önem Rechargeable Battery and Its gövde TÜBİTAK 2005 Formula G yarışı taşıması nedeni ile bilgisayar Application to a Solar Vehicle, ve 2006 Formula G kupasında Solaris modellemesi yapılan gövde tasarımı International Journal of Hydrogen takımının Erke isimli aracında başarı ile ile elde edilen son ürün arasında kullanılmıştır. Güneş arabaları için tolerans dışı farklılıkların olmaması kompozit gövde imalatında bazı için üretim aşamasında titiz bir noktalara dikkat etmek gerekmektedir. çalışmanın önemi büyüktür. Bunlar: 4. Başarıyla üretilen kalıplar bir kez 1. Karbon kompozit malzemenin kullanılmakla atılmamış, Solaris II 3. K e n n e d y, B . , P a t t e r s o n , D . , Camilleri, S., Use of lithium-ion Batteries in Electric Vehicles, Journal of Power Sources 90, 156-162, 2000. 4. Shmizu, Y., Komatsu, Y., Torii, M., Takamuro, M., Solar Car Cruising Strategy and Its Supporting Problem, iletken olması nedeni ile güneş aracının arabalarında kullanılan sürücü faydalanılması yanında, Solaris kartlarının, tüm akülerin, taşıyıcı araştırma ekibi dışında bir ekibin de kablolaların iyi bir şekilde aynı kalıpları kullanmasına izin Engineers, 10 Edition, Mc-Graw Hill, yalıtılması büyük önem verilmiş, ilk üretilen cam elyaf 1997. taşımaktadır. Aracın özellikle sürücü sürücü koruyucusunun FormulaG kartlarının bulunduğu bölme ile 2006'da başka bir ekip tarafından 68 Mühendis ve Makina • Cilt : 48 Sayı: 569 üretilmesinde Energy 26, 873-877, 2001. JSAE Review 19, 143-149, 1998 5. Eugene, A.A., Theodore, B., Marks' Standart Handbook for Mechanical th 6. www.deu.edu.tr/solaris. Solaris Takımı web sitesi.