Elektrikli Otomobillerde Kompozit Jant Kapağı Kullanımının Aerodinamik Etkisi

Ocak 30, 2019, 3:29 pm
7 dakika


Talha Batuhan Korkut

Dokuz Eylül Üniversitesi 
Makina Mühendisliği Bölümü
Otomatik Kontrol ve Robotik Laboratuvarlar

 


Dr. Aytaç Gören

Dokuz Eylül Üniversitesi
Makina Mühendisliği Bölümü
Otomatik Kontrol ve Robotik Laboratuvarları

 

 

Onur Özaydın
Ar-Ge Mühendisi / R&D Engineer
Cevher Jant Sanayii A.Ş.

 

 

Elvan Armakan
Ar-Ge Mühendisi / R&D Engineer
Cevher Jant Sanayii A.Ş.

 

Özet
Enerji tüketimindeki artış eğilimi, mevcut enerji kaynaklarının verimli kullanımını ve yenilenebilir enerji kaynaklarının farklı alanlarda kullanımına odaklanan çalışmaları ivmelendirmektedir. Yenilenebilir enerji kaynaklarının ulaşımda kullanımı, kentsel bölgelerde emisyonları azaltması ve elektrikli otomobillerin yaygınlaşması ile gürültüyü azaltarak yaşam kalitesini artırması itibariyle önem taşımaktadır. Elektrikli otomobil kullanımının yaygınlaşması ile birlikte kullanımı daha verimli hale getirmek amacıyla iyileştirilmesi gereken elektriksel dönüşüm, elektriğin kimyasal depolama verimliliği, hareket eden kütlelerin hafifletilmesinin sağlanması ve aerodinamik direncin düşürülmesi gibi birçok elektronik ve mekanik araştırma alanı popülerliğini artırmaktadır. Bu çalışmada, Solaris Güneş Arabaları Ekibi’nin elektrikli taşıtı Demobil 09’un aerodinamik yapısının geliştirilmesi amacıyla tasarlanıp geliştirilen alüminyum jant ve VARTM yöntemiyle üretilmiş olan polimer kompozit yapıdaki jant kapaklarının üretimi ile aerodinamik yapıya etkisi hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizleri ile incelenmiştir.

1. Giriş
Bu çalışmada, polimer kompozit levha üretiminde kullanılan vakum destekli reçine infüzyon (VARTM) ile üretilen jant kapaklarının Demobil 09 elektrikli taşıtının aerodinamik yapısına etkisi incelenmiştir. Çalışmanın ilk kısmında vakum destekli reçine transfer yönteminin araştırmada üretilen jant kapağı için kullanılışı anlatılmış, ikinci kısmında ise hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile jantta bu kapakların kullanılması neticesinde elde edilen sonuçlar belirtilmiştir.

2. Malzeme ve Yöntem
2.1. Polimer Kompozit Yapı

Jant Kapağı

Şekil 1. Vakum destekli reçine infüzyon yöntemi (VARTM) sürecinin şematik gösterimi [9]

İç yapısında polimerik yapıda bir matris ve mekanik dayanımı sağlayan liflerin olduğu polimerik kompozit yapılar hafif ancak dayanımı yüksek yapı tasarımlarında kullanımı oldukça yaygınlaşmıştır. Taşıtlarda kullanımı da bu alanlardan birisidir. Farklı yönelim, kumaş yapısı ve yoğunlukta kumaşlar mekanik analizler sonucu çıkan sonuçlara göre, farklı bölgesel katman sayısında, çekirdek malzemesi kullanılarak veya kullanılmadan uygulanabilmektedir.

Vakum destekli reçine infüzyon üretim yöntemi, kompozit yapıdaki matrisi oluşturan reçinenin, vakumlanmış ortam içerisinde ilerlemesi esasıyla çalışan bir yöntemdir. Vakum destekli reçine infüzyon üretim yönteminin kullanılmasının diğer üretim yöntemlerine göre bazı avantajları bulunmaktadır. Bu avantajları şu şekilde sıralayabiliriz. [2]
• El yatırma yöntemindeki reçine/elyaf karışım oranı, infüzyon yönteminde tam tersine dönüp daha az reçine kullanımı ile birlikte daha sağlam ve uzun ömürlü ürünler elde edilir,
• Kararsız malzeme kullanımının önüne geçilir ve malzemenin yapısında homojenlik sağlanılır,
• Üretim sırasında temiz çalışma ortamı sağlanılır ve aynı zamanda üretim sırasında oluşan gazların da etrafa yayılması engellenmiş olur.

Vakum destekli reçine infüzyon üretim yöntemi ile üretimi planlanan Demobil 09 EV Jant kapakları üretim süreci dişi kalıpların tasarımı ve üretimi ile başlar. (Bknz. Şekil 2)

İkinci aşamada ise gerekli kompozit malzeme bileşenlerinin hazırlığına geçilir. Kompozit malzemelerin dizilimi ise şu şekilde gerçekleşmektedir. (Bknz. Şekil 1) [9]

İkinci aşamada kalıp yüzeyine ilk olarak sıvı ayırma filmi ile tabaka ayırma filmi uygulanır. Sıvı ayırma filmi ile tabaka ayırma filmi üreticiye ürünü kalıptan hasarsız ve kolay bir şekilde ayırabilme imkanı sunar. Ardından karbon lifli kumaş yerleştirilir. Karbon lifli kumaş üzerine filenin rahat sökülmesini sağlayan soyma kumaşı (Peel ply) yerleştirilir. Üretim hazırlık aşamasının son bölümünde ise vakum torbası, çift taraflı band ile kalıp üzerine yerleştirilir. Kullanılan karbon lifli kumaş ve epoxy reçineye ait teknik özellikler Tablo 1 ve 2’de bulunmaktadır.

Jant Kapağı

Şekil 2. Demobil 09 EV jant kapakları için tasarlanılan dişi kalıplar

 

Jant Kapağı

Tablo 1. Kullanılan Dowaksa 200 [gr/m2] 3K-Plain Karbon Fiber
Kumaşının Teknik Özellikleri

Jant Kapağı

Tablo 2. Kullanılan Epoksi Reçine Teknik Özellikleri

Jant Kapağı

Şekil 3. Vakum infüzyon
üretim düzeneği

Vakum destekli reçine infüzyon üretim tekniği ile üretilen ürünlerin yapısında homojenlik sağlandığı ve daha az reçine kullanımı ile hafif, uzun ömürlü bir ürün elde edildiği önceki çalışmalarda deneyimlenmiştir. [2,9] Tablo 3’te vakum infüzyon üretim tekniği ile üretilen jant kapaklarının ağırlık bilgileri bulunmaktadır.

Jant Kapağı

Tablo 3. Vakum destekli reçine infüzyon yöntemi ile üretim sonucu
ürün bilgileri

 

 

  • (gizli tutulacaktır)