Manufacture of polymer matrix fiber reinforced composite car chassis by vacuum infusion method and examination of its mechanical properties

Year 2022, Volume: 12 Issue: 1, 23 - 33, 15.01.2022

Sedat Ünlü

https://doi.org/10.17714/gumusfenbil.853049

Abstract

Along with the development of technology, it has accelerated developments in materials science, which is the main input of industry, and diversified the types of advanced technological materials and their production methods. Especially in the aerospace and automotive sectors, advanced technological materials with light weight, high strength and corrosion resistance are important and the use of composite materials as structural materials is increasing. In this study Sakarya University of Applied Sciences SUBU produced by the team Elektromobil TETRA two-seater electric car chassis manufactured by vacuum infusion carbon fiber and vinyl ester epoxy resin prepared by using different parameters to the method in the sample were examined and the mechanical properties of 1070 N/mm2 to manufacture the chassis by using the parameters of the sample with compressive strength have been made. Polyurethane 70 density foam was used as filling. During production, the viscosity of the resin was kept in the range of 200-300 cps. The vacuum environment is provided under negative 760 mm hg pressure with a single-stage oil vacuum machine. The manufactured chassis weighs a total of 9.5 kg. A total weight of 140 kg (excluding the driver), the vehicle traveled 300 km and traveled at speeds of 60-90 km per hour. During non-destructive inspections of the chassis after the races, no deformation of the chassis was detected, except for the change in shape observed in the area under repeated load due to the fact that the battery connection was not made properly.

Keywords

Advanced technological materials, Carbon fiber, Composite, Automobile, Resin, Vacuum infusion, Viscosity, High strength

Polimer matrisli elyaf takviyeli kompozit otomobil şasesi vakum infüzyon yöntemi ile imalatı ve mekanik özelliklerinin incelemesi

Abstract

Teknolojinin gelişimi beraberinde sanayinin temel girdisi olan malzeme biliminde de gelişmelerin hızlanmasını sağlamış, ileri teknolojik malzeme türleri ve bunların üretim yöntemlerini çeşitlendirmiştir. Özellikle havacılık ve otomotiv sektörlerinde hafif, yüksek mukavemetli ve korozyona dayanımlı ileri teknolojik malzemeler önem taşımakta ve yapısal malzeme olarak kompozit malzemelerin kullanımı artmaktadır. Bu çalışmada; Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi SUBÜ TETRA Elektromobil takımının üretmiş olduğu iki kişilik elektrikli otomobil şasesini karbon fiber ve vinilester epoksi reçine kullanarak vakum infüzyon yöntemi ile imal etmek için farklı parametrelerde numune hazırlanarak mekanik özellikleri incelenmiş ve 1070 N/mm2 basma mukavemetine sahip numunenin parametreleri kullanılarak şase imalatı yapılmıştır. Dolgu olarak poliüretan 70 dansite köpük kullanılmıştır. Üretim esnasında reçinenin viskozitesi 200-300 cps aralığında tutulmuştur. Vakum ortamı tek kademeli yağlı vakum makinası ile negatif 760 mm hg basınç altında sağlanmıştır. İmal edilen şase toplam 9.5 kg ağırlığındadır. Toplamda 140 kg (şoför hariç) ağırlığa sahip olan araç 300 km yol almış ve saatte 60-90 km hızlarda seyir etmiştir. Yapılan yarışlar sonrasında şase üzerinde yapılan tahribatsız muayenelerde batarya bağlantısının düzgün yapılmaması sebebi ile tekrarlı yük altında kalan bölgede görülen şekil değişikliği haricinde şasede deformasyon tespit edilmemiştir.

Keywords

İleri teknolojik malzemeler, Karbon fiber, Kompozit, Otomobil, Reçine, Vakum infüzyon, Viskozite, Yüksek mukavemet

References

• Asiedu, Y. and Gu, P. (1998). Product life cycle cost analysis: state of the art review, International Journal of Production Research, 36 (4), 883– 908. https://doi.org/10.1080/002075498193444.
• Balıkoğlu, F., Demircioğlu, T., Yıldız, M. ve Arslan, N. (2016). Oluklu PVC köpük içeren denizel sandviç kompozitlerin darbe test performansları, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi 18(2), 104-115.
• Carpenter, J.A. (2008). Challenges and Opportunities for Automotive Composites, SPE Automotive Composites Conference and Exposition, Troy, MI, USA, CD Rom Proceedings.
• Carruth, M. (2011). Design optimization case study: car structures University of Cambridge, Birleşik Krallık.
• Dil, T. (2016). Polimer matrisli kompozitler de sarım açısının mekanik özelliklere etkisi, Yüksek Lisans Tezi, Anadolu Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir.
• Doku, M. (2009). Karbon fiber esaslı polimerik matrisli kompozitlerin üretimi ve karakterizasyonu Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Fan, H.L., Meng, F.H. and Yang, W. (2007). Sandwich panels with kagome lattice cores reinforced by carbon fibers, Composite Structures, 81,533-539, https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2006.09.011.
• Hull, D. and Clyne, W. (1996). An Introduciton to Composite Materials (2) Cambridge University Press.
• Ölmez, S. (2018). Otomotiv endüstrisinde kullanılan polimer matrisli kompozit malzemeler, Yüksek Lisans Tezi, Pamukkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Denizli.
• Öz, S. (2014). Farklı karbon tekstilleriyle ve reçinelerle oluşturulan karbon kompozitlerin karakterizasyonu Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Özarslan, H., Yavuz, H. ve Darıcık, F. (2018). Elektrikli araç uygulamaları için hafif kompozit şase tasarımı ve geliştirilmesi Çanakkale Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi 36(7), 9-16.
• Yılmaz, U. ve Evci, C. (2015). Havacılık ve savunma sektöründe kompozit malzemelerin geleceği, Savunma Bilimleri Dergisi, 14 (2), 78-109.