Optimization of process parameters for out-of-autoclave thermoplastic composite manufacturing
Otoklav dışı termoplastik kompozit üretimi için proses parametrelerinin optimizasyonu
- Tez No: 934779
- Danışmanlar: PROF. DR. BELMA ÖZBEK, DR. MUSTAFA DOĞU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
İleri düzey yapısal uygulamalar için üretim tekniklerinin geliştirilmesinde kompozit malzemelerin proses optimizasyonu önemli bir rol oynamaktadır. Bu araştırma, cam elyaf takviyeli polipropilen (GF/PP), cam elyaf takviyeli polifenilen sülfid (GF/PPS) ve cam elyaf takviyeli poliamid 6,6 (GF/PA66) üretimi için elyaf sarma prosesinin optimizasyonuna odaklanmaktadır. Bu malzemeler, farklı erime sıcaklıkları ve havacılık, otomotiv ve diğer yüksek performanslı uygulamalar için gelecek vadeden özellikleri nedeniyle seçilmiştir. Proses parametrelerini (ısıtıcı sıcaklığı, merdane basıncı ve sarma hızı) optimize etmek ve bu parametrelerin kompozitlerin basma yükü üzerindeki etkilerini değerlendirmek için Box-Behnken deneysel tasarımı kullanılmıştır. Her parametrenin etkisi nicelendirilerek matematiksel modeller geliştirilmiş ve geniş bir sıcaklık aralığında optimum proses koşulları belirlenmiştir. Sonuçlar, optimize edilen proseslerin, elyaf sarma işleminin çeşitli termoplastik uygulamalar için performansını ve güvenilirliğini önemli ölçüde artırdığını göstermiştir. Özellikle, araştırma, GF/PPS kompozitlerinin optimize edilen koşullar altında 3357 N'lik bir basma yüküne ulaştığını, GF/PP kompozitlerinin ise 2946 N'ye kadar çıktığını ortaya koymuştur. Ancak, GF/PA66 kompozitleri için elyaf sarma sürecinin optimizasyonu tatmin edici sonuçlar vermemiştir ve daha fazla inceleme gerektirmektedir. Ayrıca, çalışmada, kompozit davranışını simüle etmek ve elyaf sarma sürecini doğrulamak için Sonlu Elemanlar Yöntemi (FEM) kullanılmıştır. Hesaplamalı modelleme, basma testlerinden elde edilen deneysel sonuçlarla güçlü bir karşılaştırma sunarak, elyaf sarmanın etkili bir termoplastik kompozit üretim tekniği olarak güvenilirliğini doğrulamıştır.
Özet (Çeviri)
The development and process optimization of composite materials plays a crucial role in the advancement of manufacturing techniques for high-performance structures in various industries. This research focuses on the process optimization of the filament winding for producing glass fiber-reinforced polypropylene (GF/PP), glass fiber-reinforced polyphenylene sulfide (GF/PPS), and glass fiber-reinforced polyamide 6,6 (GF/PA66). These materials were selected due to their diverse melting temperature and promising properties for aerospace, automotive, and other high-performance applications. A Box-Behnken experimental design was employed to optimize the process parameters (heater temperature, roller pressure, and winding speed) and evaluate their effects on the compressive load of the composites. Mathematical models were developed to quantify the impact of each parameter, and optimal processing conditions were identified across a wide temperature range. The results revealed that the optimized processes significantly improved the performance and reliability of filament winding for various thermoplastic applications. Specifically, the study showed that GF/PPS composites achieved a compressive load of 3357 N, while GF/PP composites reached 2946 N under optimized conditions. However, the optimization of the filament winding process for GF/PA66 composites did not yield satisfactory results and requires further investigation. Additionally, the study employed the Finite Element Method (FEM) to simulate the composite behavior and validate the filament winding process. The computational modeling provided a robust comparison with the experimental results from the compression tests, confirming the reliability of filament winding as an effective thermoplastic composite manufacturing technique.
Benzer Tezler
- An integrated and systematic characterization methodology for vacuum bag only prepregs
Vakum torbalama prepreg sistemleri için entegre ve sistematik karakterizasyon metodolojisi
MUHAMMED HASAN ARIKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiÜretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HATİCE SİNEM ŞAŞ ÇAYCI
- Multiphysical modeling and optimization of vacuum bag only process with integration of resin flow, heat transfer and consolidation for composite manufacturing design
Kompozit üretim tasarımında otoklav dışı prepregler için vakum torbalama yönteminin reçine akışı, sıcaklık transferi ve konsolidasyon çoklu fiziklerin entegrasyonu ile modellenmesi ve optimizasyonu
FATİH EROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiÜretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HATİCE SİNEM ŞAŞ ÇAYCI
- Otomotivde kullanılan aem (etilen akrilik monomer) kauçuk hava hortumlarının ekstrüzyon ve otoklav parametrelerinin optimizasyonu
Optimization of extrusion and autoclave parameters of aem (ethylene acrylic monomer) rubber ai̇r hoses used in automotive
EMEL GÜLER
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ÜNAL
- Endodontide kullanılan nikel–titanyum esaslı kullanılmış döner diş eğelerinden metalik değerlerin geri kazanımı
Recovery of metallic values from disposed nickel–titanium rotary endodontic files
MUHAMMED İHSAN ÖZGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ERCAN AÇMA
DR. ÖĞR. ÜYESİ YASİN RAMAZAN EKER
- Hava taşıtlarındaki karbon epoksi kompozit-çelik bağlantıların mekanik özelliklerini geliştirmek için yapıştırma işleminin optimizasyonu
Optimization of the adhesion process to enhanced mechanical properties of carbon epoxy composite-steel joints for aircraft application
YAVUZ AKALIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA ÖZGÜR