Karabük Üniversitesi (KBÜ) Eskipazar Meslek Yüksekokulu Motorlu Araçlar ve Ulaştırma Teknolojileri Bölümü Raylı Sistemler Makinistliği Programı Öğr. Gör. Muhammed Emin Arı yürütücülüğünde sürdürülen, "Novel Nano Parçacıklarla Güçlendirilen CFRP Lamine Kompozitlerin Demiryolu Araçları Hafif Gövde Tasarımlarına Uygulanmasının Sayısal ve Deneysel Yöntemlerle İncelenmesi" başlıklı proje, TÜBİTAK 1002 Programı kapsamında destekleniyor.

“Raylı sistemlerde kompozit kullanımı giderek önem kazanıyor”

Öğr. Gör. Muhammed Emin Arı, kompozit malzemelerin havacılık, denizcilik ve otomotiv sektörlerinde yaygın olarak kullanıldığını, raylı sistemlerde ise geleneksel metal malzemelerin hâlen ağırlıklı olarak tercih edildiğini belirtti:

“Kompozit malzemeler bugün havacılıkta, deniz taşıtlarında ve otomotivde yaygın kullanılmaktadır; ancak raylı sistemlerde hâlâ büyük ölçüde geleneksel metal malzemeler tercih edilmektedir. Artan enerji verimliliği ve yüksek hız hedefleriyle birlikte bu tablo değişmekte, çalışmamız da tam bu noktada önem kazanmaktadır.”

Arı, araç gövdelerinin hafifletilmesinin enerji tüketimini azaltılmasında, ivmelenme ve frenleme performansını artırılmasında, altyapı üzerindeki yükün düşürülmesinde doğrudan belirleyici unsurlar olduğunu vurguladı.

“Nano katkılarla malzemenin performansını artırıyoruz”

Proje kapsamında karbon fiber takviyeli polimer kompozitlerin performansını artırmak amacıyla epoksi matrise grafen nanoplatelet ve molibden disülfür nano katkıları entegre ediliyor. Nano katkıların matris içinde homojen dağılımını sağlamak için yüzey aktif madde ile fonksiyonelleştirme uygulanırken, kompozit üretimi vakum torbalama yöntemiyle gerçekleştiriliyor.

Arı, çalışmanın yenilikçi yönünü şu sözlerle anlattı:

“Grafen nanoplateletler, matris içinde iletim ağları kurarak malzemenin mekanik dayanımını, termal kararlılığını ve elektriksel iletkenliğini artırma potansiyeline sahiptir. Molibden disülfür ise özgün tabakalı yapısı sayesinde ısıl dayanıma ve aşınma direncine katkı sağlamaktadır.”

Projenin danışmanlığını Karabük Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümünden Prof. Dr. Bilge Demir yapıyor. Üretim çalışmalarının, araştırmacı Dr. Öğr. Üyesi Cahit Bilgi'nin görev yaptığı İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu Uçak Teknolojisi Programı bünyesindeki İleri Kompozit Laboratuvarı'nda gerçekleştirildiğini aktaran Arı, karakterizasyon çalışmalarının ise Karabük Üniversitesi ile İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa'nın ortak laboratuvar altyapısıyla sürdürüldüğünü kaydetti.

“Malzemeyi uluslararası standartlara göre test ediyoruz”

Projede geliştirilen kompozit malzemelerin yapısal, termal, elektriksel ve mekanik özellikleri ayrıntılı olarak inceleniyor.

“Karakterizasyon sonuçlarına göre optimum katkı oranına sahip malzemelerimizi belirleyerek, testlerden elde edilen bu verileri sonlu elemanlar modeline aktarıyoruz. Analizleri EN 12663 uluslararası standardını esas alarak ilerlemeli hasar davranışını da kapsayacak şekilde gerçekleştiriyoruz.”

Bu sayede malzemenin gerçek işletme koşullarındaki yapısal davranışı ayrıntılı şekilde değerlendiriliyor.

Çalışmalarımızı uluslararası yayınlara taşıyoruz”

Arı, proje kapsamında elde edilen ilk sonuçların geliştirilen kompozit malzemenin çeliğe kıyasla önemli ölçüde hafifletme potansiyeli ortaya koyduğunu belirtti:

“Proje sürecinde ürettiğimiz bilgiyi uluslararası bilimsel yayınlara da taşımış bulunuyoruz. Yeni yayınlar üzerindeki çalışmalarımız da sürmektedir. Umuyoruz ki bu çalışma, raylı sistemlerde kompozit malzemelerin değerlendirilmesi yönünde faydalı bir adım olur ve bu alanda yürütülecek yeni çalışmalara zemin hazırlar.”

Projenin tamamlanmasının ardından geliştirilen nano katkılı kompozit malzemelerin raylı sistem araç gövdelerinde hafif, dayanıklı ve yüksek performanslı yapıların geliştirilmesine katkı sağlaması, aynı zamanda raylı sistem teknolojilerinde yerli bilimsel altyapının güçlendirilmesine destek olması hedefleniyor.