🏎️ TEKNOFEST

Karbon Fiber Monokok Şasi Projesi

Efficiency Challenge Elektrikli Araç Yarışları için tasarlanan, üretilen ve optimize edilen yüksek performanslı sandviç kompozit monokok şasi

12 kg

Toplam Ağırlık

22 mm

Panel Kalınlığı

6 Kat

Karbon Fiber

1.5 Gün

Kürleme Süresi

🎯

Projenin Amacı ve Kapsamı

Bu projenin temel amacı, TÜBİTAK tarafından düzenlenen TEKNOFEST Efficiency Challenge Elektrikli Araç Yarışları'na katılım sağlayacak takımımız için performans, güvenlik ve hafiflik kriterlerini bir araya getiren yenilikçi bir şasi geliştirmekti. Artan fosil yakıt fiyatları ve katı emisyon standartları nedeniyle elektrikli araçların önemi gün geçtikçe artmaktadır.

⚖️ Hafiflik ve Yüksek Mukavemet Geleneksel şasi malzemeleri yerine, karbon fiber ve PVC köpükten oluşan bir sandviç kompozit yapı kullanarak aracın toplam ağırlığını minimize etmek ve yapısal bütünlüğü en üst düzeye çıkarmak.	🔩 Rijitlik Aracın yol tutuşu ve sürüş dinamikleri için kritik öneme sahip olan burulma ve eğilme rijitliğini sağlamak.
🛡️ Güvenlik ve Ergonomi Yarışma regülasyonlarına uygun, pilot güvenliğini sağlayan ve ergonomik bir tasarım oluşturmak.	🏭 Üretilebilirlik Teorik tasarımı, vakum torbalama gibi modern kompozit üretim teknikleriyle fiziksel bir ürüne dönüştürmek.

💻

Tasarım Süreci (CAD)

Şasi tasarımı, Solidworks katı modelleme programı kullanılarak titiz bir çalışma ile gerçekleştirilmiştir. Tasarım aşamasında aşağıdaki parametreler göz önünde bulundurulmuştur:

Parametre	Açıklama
Regülasyonlar	TEKNOFEST şartnamesinde belirtilen minimum genişlik ve uzunluk ölçülerine uyulmuştur.
Ergonomi	İki adet Sparco Sprint yarış koltuğunun yan yana sığacağı, pilotların konfor ve güvenliğini sağlayan bir iç hacim tasarlanmıştır.
Mekanik Entegrasyon	Tekerleklerin 30-35° dönüş açısı yapabilmesi, motor, batarya ve süspansiyon sistemlerinin yerleşimi gibi kritik mekanik bileşenlerin konumları dikkate alınmıştır.

📐 Sandviç Yapı Konfigürasyonu

3 kat alta ve 3 kat üste 200 gr/m² 3k plain karbon fiber kumaş ile bu katmanların arasına 20mm kalınlığında Airex C70.48 PVC köpük yerleştirilerek oluşturulan 22mm kalınlığında bir sandviç monokok yapı tasarlanmıştır.

📊

Sonlu Elemanlar Analizi (FEA) ve Optimizasyon

Tasarımın teorik performansını doğrulamak ve yapısal zayıflıkları tespit etmek amacıyla ANSYS Workbench 2021 R2 programı kullanılmıştır. Kompozit malzemelerin karmaşık yapısı nedeniyle analizler, bu alanda uzmanlaşmış olan ACP (ANSYS Composite PrepPost) modülü ile gerçekleştirilmiştir.

Analiz Aşaması	Detaylar
Model Hazırlığı	Solidworks'te tasarlanan model, Ansys DesignModeler'da yüzey modele dönüştürülmüştür.
Malzeme Verileri	MATWEB veritabanından alınan karbon fiber ve Airex köpük malzemelerinin mühendislik verileri sisteme girilmiştir.
Lamina Yapısı	ACP modülünde, 0-90° ve ±45° açılarla yerleştirilecek olan 6 kat karbon fiber ve köpük çekirdekten oluşan lamina yapısı tanımlanmıştır.
Yük Koşulu	Şasiye 0,1 MPa'lık bir basınç yükü uygulanarak statik yapısal analiz yapılmıştır.

⚠️ İlk Analiz Sonucu

İlk analiz sonucunda, şasinin orta kısmında 154,69 mm gibi yüksek bir deformasyon değeri gözlemlenmiştir. Bu sonuç, tasarımın zayıf bir noktası olduğunu göstermiştir.

✅ Optimizasyon Süreci

Analizden elde edilen veriler ışığında, Solidworks modeline geri dönülerek şasinin orta kısmına yapısal takviyeler eklenmiş ve tasarım revize edilmiştir. Bu iteratif süreç, tasarımın mukavemetini artırarak deformasyonu kabul edilebilir seviyelere indirmeyi sağlamıştır. Bu adım, projenin sadece bir tasarım çalışması olmadığını, aynı zamanda bir mühendislik optimizasyonu süreci olduğunu kanıtlamaktadır.

🔧

Fiziksel Üretim Süreci (İmalat)

Tasarım ve analiz aşamaları başarıyla tamamlandıktan sonra, optimize edilmiş şasinin fiziksel üretimine geçilmiştir. Üretim yöntemi olarak, yüksek fiber hacim oranı ve düşük boşluk oranı sağlayan Vakum Torbalama Yöntemi tercih edilmiştir.

📦 Kullanılan Malzemeler

🧵 224 Plain Karbon Fiber Kumaş	🧱 Airex C70.48 ve C70.75 PVC Köpük
🧪 MGS L160-H160 Epoksi Reçine	📦 Vakum Torbalama Seti

🔄 Üretim Adımları

Kalıp Hazırlığı

Ahşap kalıp yüzeyi temizlenip, parçanın yapışmasını önlemek için wax (kalıp ayırıcı) ile kaplandı.

Alt Karbon Fiber Katmanları

İlk 3 kat karbon fiber kumaş kalıba serildi ve her kat el yatırma yöntemiyle 100:25 oranında hazırlanan epoksi reçineye doyuruldu.

Köpük Çekirdek Yerleşimi

Reçine emdirilmiş PVC köpük çekirdek, karbon fiber katmanlarının üzerine yerleştirildi.

Üst Karbon Fiber Katmanları

Kalan 3 kat karbon fiber de aynı şekilde köpüğün üzerine serilerek reçinelendi.

Yardımcı Malzeme Katmanları

Fazla reçinenin emilmesi ve katmanların sıkıca birleşmesi için yapı sırasıyla soyma kumaşı, kaçış torbası ve vakum battaniyesi ile kaplandı.

Vakum Uygulaması

Tüm yapı vakum torbası içine alınarak, sızdırmazlık bandı ile mühürlendi ve vakum pompasıyla içindeki hava tamamen çekildi.

Kürleme

Yapı, 1.5 gün boyunca vakum altında kürlenmeye (donmaya) bırakıldı.

🏆

Proje Sonucu

Başarıyla Tamamlandı!

12 kg

Tüm bu zorlu süreçlerin sonunda, yüksek mukavemet ve rijitliğe sahip, TEKNOFEST yarışlarına hazır bir karbon fiber kompozit monokok şasi başarıyla üretilmiştir.

Yüksek Mukavemet Düşük Ağırlık Optimize Edilmiş Yarışa Hazır Sandviç Kompozit

Bu proje, konsept aşamasından tasarıma, simülasyondan optimizasyona ve son olarak fiziksel üretime kadar olan tüm mühendislik disiplinlerini kapsayan bütüncül bir çalışma olmuştur.

Bu proje kapsamında kullanılan yazılım ve teknolojiler:

Solidworks ANSYS Workbench ANSYS ACP Vakum Torbalama Karbon Fiber Kompozit