Tez adı otomotiv plastik parça üretiminde taguchı ile moldflow kalıplama sürecinin optimizasyonu
Optimization of moldflow molding process with taguchi in automotive plastic part production
- Tez No: 966278
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞE BEDELOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bursa Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Polimer Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Plastik enjeksiyon kalıplama yöntemi, otomotiv sektöründe hafiflik, düşük maliyet ve tasarım esnekliği gibi avantajları sayesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak bu yöntemde, parçanın geometrik doğruluğunu etkileyen çarpılma ve hacimsel çekme gibi istenmeyen deformasyonlar sıkça gözlemlenmektedir. Bu tür boyutsal sapmalar, parçanın montaj uyumunu ve işlevselliğini olumsuz etkileyebilmektedir. Bu bağlamda, üretim öncesinde gerçekleştirilen bilgisayar destekli simülasyon analizleri, hataların erken aşamada tespiti ve giderilmesi açısından büyük önem taşımaktadır. Moldflow yazılımı, enjeksiyon sürecini sanal ortamda modelleyerek süreç parametrelerinin optimize edilmesine olanak tanımakta, böylece zaman ve maliyet tasarrufu sağlamaktadır. Öte yandan, bu tür süreçlerde çok sayıda faktör ve seviye kombinasyonu bulunduğundan, deney sayısını azaltarak optimum koşullara ulaşmayı amaçlayan Taguchi deney tasarım yöntemi de etkin bir araç olarak öne çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında, otomotiv aydınlatma sistemlerinde kullanılan dış trim parçalarının boyutsal kararlılığını artırmak amacıyla malzeme ve proses parametrelerinin birlikte optimize edilmesi hedeflenmiştir. Çalışma iki aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada, farklı dolgu türleri (talk, cam elyafı, karbon elyafı, kalsiyum karbonat, wollastonit) ve katkı oranları (%10, %20, %30) kullanılarak oluşturulan 15 farklı polipropilen (PP) kompozit yapı için Moldflow simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Elde edilen çarpılma ve hacimsel çekme değerleri, Taguchi L16 deney dizisi kapsamında değerlendirilmiş;“daha küçük daha iyidir”(Smaller-is-Better) kriterine göre S/N (Sinyal/Gürültü) oranları hesaplanmıştır. Yapılan analizler sonucunda, %30 talk dolgulu PP bileşimi, her iki çıktı açısından en dengeli ve kararlı sonuçları vermiştir. İkinci aşamada, seçilen bu optimum malzeme için dört temel proses parametresi (erime sıcaklığı, kalıp sıcaklığı, enjeksiyon süresi ve soğuma süresi) üç seviyede tanımlanarak L27 ortogonal Taguchi deney tasarımı uygulanmıştır. Moldflow simülasyonları sonucunda, her kombinasyona ait çarpılma ve hacimsel çekme değerleri için ortalama S/N oranları hesaplanmış ve çoklu çıktı optimizasyonu yapılmıştır. Elde edilen bulgulara göre, Deney 18 (erime sıcaklığı: 220 °C, kalıp sıcaklığı: 50 °C, enjeksiyon süresi: 4 s, soğuma süresi: 40 s) tüm kombinasyonlar içerisinde en iyi genel performansı sunmuştur. Bu deneyde çarpılma değeri 0,25 mm ile minimum, hacimsel çekme değeri ise %0,73 ile kabul edilebilir seviyede bulunmuştur. Ayrıca, +7,30'lik ortalama S/N oranı ile de en yüksek toplam kalite puanı elde edilmiştir. Optimum koşullara ait Moldflow analiz görselleri, malzemenin kalıp içinde homojen dağıldığını, iç gerilmelerin dengeli yayıldığını ve çarpılma yönlerinin merkezden çevreye simetrik dağıldığını göstermektedir. Bu sonuçlar, literatürde yer alan dengeli soğuma, yüksek kalıp sıcaklığı ve uygun erime viskozitesinin kalite üzerindeki etkilerini desteklemektedir. Ayrıca, tüm analizlerin fiziksel üretim yapılmadan yalnızca simülasyon ortamında gerçekleştirilmiş olması, çalışmanın zaman ve maliyet açısından önemli bir endüstriyel katkı sunduğunu göstermektedir. Sonuç olarak bu tez, malzeme seçimi ile proses parametresi optimizasyonunun bir arada değerlendirilmesini sağlayan bütüncül bir yaklaşım sunmaktadır. Literatürde sınırlı sayıda yer alan bu tür entegre analizlerin, üretim öncesi karar süreçlerine sistematik bir katkı sunduğu ve gelecekteki mühendislik uygulamaları için tekrarlanabilir bir model oluşturduğu düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
Injection molding is widely used in the automotive industry due to its advantages such as lightweight design, cost-effectiveness, and design flexibility. However, undesirable dimensional deformations such as warpage and volumetric shrinkage can significantly affect the geometric accuracy of plastic parts. These defects negatively impact part functionality and assembly compatibility. At this point, computer-aided simulation tools like Moldflow play a critical role in detecting such issues early in the design stage, thus reducing production errors and increasing efficiency. Moldflow allows virtual evaluation of the injection process and provides process optimization, resulting in time and cost savings. Additionally, due to the large number of influencing parameters, the Taguchi design of experiments method is frequently preferred for determining the optimum parameter set with a minimal number of experiments. This thesis aims to enhance the dimensional stability of outer trim components used in automotive lighting systems by optimizing both material selection and process parameters. The study consists of two stages. In the first stage, Moldflow simulations were conducted on 15 different polypropylene (PP) composites formulated with varying types of fillers (talc, glass fiber, carbon fiber, calcium carbonate, wollastonite) and reinforcement ratios (10%, 20%, 30%). The obtained warpage and volumetric shrinkage values were evaluated based on the Taguchi L16 orthogonal array, and the S/N (Signal-to-Noise) ratios were calculated according to the“smaller-is-better”criterion. As a result of this analysis, the PP composite with 30% talc exhibited the most balanced and dimensionally stable performance among all configurations. In the second stage, following the identification of 30% talc-filled PP as the most suitable material, optimization of the injection molding process parameters was performed. Four factors (melt temperature, mold temperature, injection time, and cooling time), each at three levels, were designed using the Taguchi L27 orthogonal array. Moldflow simulations were carried out for all experimental runs, and the resulting warpage and shrinkage values were statistically analyzed through average S/N ratios. According to the findings, Experiment 18 (melt temp: 220 °C, mold temp: 50 °C, injection time: 4 s, cooling time: 40 s) yielded the best overall performance. This condition resulted in a minimum warpage value of 0.25 mm and an acceptable shrinkage level of 0.73%. Furthermore, it achieved the highest average S/N ratio of +7,3 among all trials. The Moldflow visual outputs of the optimum condition confirmed homogeneous material distribution, symmetrical warpage vectors, and minimum internal stress accumulation. These results are consistent with findings in the literature, emphasizing the importance of balanced cooling and suitable thermal conditions during molding. Moreover, the entire study was conducted virtually, without the need for physical prototyping, providing substantial time and cost advantages for industrial applications. In conclusion, this thesis presents an integrated and systematic optimization framework combining material selection and process parameter tuning. The proposed methodology fills a gap in the literature by addressing multiple variables simultaneously using Moldflow simulation and Taguchi analysis. It offers a repeatable and scalable model for future applications in the field of plastic part manufacturing, particularly in the automotive industry.
Benzer Tezler
- Otomotiv sektöründe QS 9000 olgusu ve plastik enjeksiyonla kalıplama kuruluşuna uygulanması
The Fact of QS 9000 in the automotive sectors and a practise in the plastic injection moulding company
AHU GÜRKAVCI DEMİRLER
- Otomativ yan sanayine plastik parça üreten bir tesiste ISO 50001 enerji yönetim sisteminin uygulanması
ISO 50001 energy management system implementation in automotive supply industry
ECEM ACAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
EnerjiKocaeli ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SELMAN ÇAĞMAN
- Konvansiyonel soğutmalı plastik enjeksiyon prosesi ile hızlı ısıtma soğutmalı plastik enjeksiyon prosesinin karşılaştırması
Comparison of conventional plastic injection molding process and plastic injection molding process with rapid heat and cool technology
CEM BARIŞ ÖZGÜVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TÜLİN ŞAHİN
- Taguchi metodu kullanılarak plastik enjeksiyon proses parametrelerinin optimizasyonu: Otomotiv aydınlatma parçaları için bir uygulama
Optimization of plastic injection process parameters using the Taguchi method: An application for automotive lighting parts
BURAK BAYDENİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiBalıkesir ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ASLAN DENİZ KARAOĞLAN
- Plastik enjeksiyon kalıp komponentleri için otomatik görüntü işleme sistemi tasarımı
Automatic image processing system design for plastic injection mold components
BİLGİN DALLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEMAL ÇAKIR