DERGİDEN

FİGES İLERİ MÜHENDİSLİKVE ARGE TEKNOLOJİLERİDERGİSİ2013-3 / Sayı: 2(Temmuz-Ağustos-Eylül 2013)

ISSN: 2147-9550

FİGES A.Ş. Adına SahibiYönetim Kurulu Başkanı Dr. Tarık Öğüt

Sorumlu Yazı İşleri MüdürüAli Özgür Emekliozgur.emekli@figes.com.tr

Yönetim YeriFİGES A.Ş.Ulutek Teknoloji Geliştirme Bölgesi,Uludağ Üniversitesi Görükle Kampüsü,16059 Nilüfer Bursa

Telefon : +90 224 280 8525Faks : +90 224 280 8532

www.figes.com.tr

TEKNİK HİZMETLERYayına Hazırlama ve TasarımUMSA Prodüksiyon Ltd. Şti. Telefon: +90 312 225 4173

Basım YeriAda Ofset Matbaacılık San. ve Tic. Ltd. Şti.Litros Yolu 2. Matbaacılar SitesiE Blok No: ZE-2 Kat:1Topkapı / İSTANBULTelefon: +90 212 567 1242Matbaa Sahibi: Kemal Kabaoğlu

Yayın TürüYerel Süreli Türkçe İngilizce Bilimsel Yayın

3 ayda bir yayımlanır.Dergide Yayımlanan Yazı, Fotoğraf, Harita, İllüstrasyon ve Konuların Her HakkıSaklıdır. Kaynak Gösterilmek şartıyla Alıntı Yapılabilir. Yayınlanan Eserlerin Sorumluluğu Eser Sahiplerine Aittir.

Aksi belirtilmedikçe tüm görseller:© ANSYS, MATHWORKS ve FİGES

Para ile satılmaz

Değerli Okuyucularımız,Dergimizi, FİGES’in kurumsal yayını olmaktançok, ileri mühendislik alanında bir teknik yayın gö-züyle hazırlıyoruz. Dergimiz, Türkiye genelinde,sektör sınırlaması olmaksızın, tüm ARGE merkez-lerine ulaştırılıyor; akademisyenler, kamu kurum-ları ve diğer ilgili yerlerde, toplamda 3000 kişiyedağıtılıyor. Makine ve beyaz eşya gibi lokomotifsektörlerin birçok önemli oyuncusuna; ayrıca oto-motiv ve savunma sanayilerindeki, neredeyse tümfirmaların yönetici, teknik müdür ve yetkili mü-hendislerine gönderiliyor. Basılı dağıtımın yanında,

dergimize, www.figes.com.tr/dergi adresinden, İnternet üzerinden de ücretsizolarak erişilebiliyor.Başlıca amaçlarımız; dergimizin, ileri mühendislik ve ARGE konularında bir plat-form oluşturması ve bu sayede, paylaşımlara ve görevdeşliklere yol açarak ülke-mizin gelişimine katkıda bulunabilmek.Bu anlamda, bu sayımızdaki içeriğimiz, bizi, hedeflediğimiz noktalara bir adımdaha yaklaştırıyor: Ülkemizin lider firmalarından, savunma sanayisinde yaptıklarıçalışmalarla gurur kaynağımız olan ASELSAN ve ROKETSAN’dan birer maka-leyi sayfalarımızda okuyabilirsiniz. Ayrıca, otomotiv yan sanayimizin değerli fir-maları Hema Endüstri ve Kale Oto Radyatör’den birer yazıyı da sayfalarımızdabulabilirsiniz. Yine savunma sanayisi ve otomotiv başka olmak üzere, çok çeşitlialanlarda değerli hizmetler veren Coşkunöz firmamızla FİGES olarak birlikteyaptığımız bir çalışmayı da sizlere sunuyoruz. Bunlarla yetinmeyip, biyomekanikalanında faaliyet gösteren Şanlılar firmasıyla diş implantları konusunda yaptığımızbir çalışmayı da makale olarak dergimize dâhil ettik. Söyleşi olarak ise plazmagibi ilginç bir konuda çalışmalarıyla fark yaratan bir firma olan Anadolu Plazmakonuğumuz oldu.Gelecek sayılarımızda, amaçlarımıza daha da yaklaşmak istiyoruz. Bu yolda bizekatkı sağlayacak içerik ve sponsorluk anlamında desteklerinizi bekliyoruz.

Hoşça kalın,Ali Özgür Emekli

Pazarlama Direktörü

1 Dergiden

2 FİGES’ten

4 FİGES’ten Haberler

6 FİGES Bilgisayar Destekli Mühendislikve ARGE Konferansı

8 Plazma TeknolojilerininHayata GeçirilmesindeMühendislik Yazılımlarının Rolü

12 Aerodinamik Isınma ve Termal Koruma Sistemleri

16 Ürün Geliştirme Sürecinde Bilgisayar

Destekli YazılımlarınKullanımı ve Önemi

19 Yaklaşan Etkinlikler

20 Transmisyon ÜzerineTakılan Kapağın Düzlemsellik Değerinin,Sonlu Elemanlar PaketProgramıyla Tayini

23 Kale Oto RadyatörSan.ve Tic. A.Ş. ARGE Bölümü

24 Hidrolik Abkant Preslerin Modellenmesive Benzetimi

30 Dental İmplant Analizleri

ARGE DERGİSİ 1

FİGES’TEN

Değerli Okuyucularımız, Değerli Müşterilerimiz,

Dergimizin ilk sayısını çı-kardıktan sonra aldığımızolumlu geri bildirimler,

bizleri hem çok mutlu etti hem degelecek sayıları daha da iyi bir şe-kilde hazırlamamız için motive etti.Dergimizi okuyan, değerlendiren

ve bizlere görüşlerini ileten tüm kişi ve kurumlara teşekkürediyorum. Sizlerden aldığımız güç ile önümüzdeki sayılardaeksiklerimizi tamamlamaya; daha okunabilir ve hatta içeri-ğindeki konularla kaynak olarak gösterilebilir bir dergi çı-karma yolunda ilerlemeye çalışacağız.Dergimizin ikinci sayısında yer verilen makaleler sadecekendi çalışmalarımız değil aynı zamanda ARGE çalışmalarıyürüten farklı sektörlerdeki kuruluşların çalışmalarınınürünleridir. Gelecek sayılarımızda, sizlerin çalışmalarını dayayınlamak istiyoruz ve paylaşımlarını bekliyoruz.FİGES olarak, askeri denizcilik alanındaki mühendislik pro-jelerinde yer almaktan onur ve gurur duymaktayız. Bualanda yıllardan beri yaptığımız çalışmalar sayesinde, çokdeğerli tanışıklıklarımız oldu ve kıymetli paydaşlar kazan-dık. Yine bir ilke imza atarak, bu paydaşlarımızı ve askeri-sivil gemi inşa sanayisinin diğer önemli oyuncularını,İstanbul’da “Askeri ve Sivil Denizcilikte ARGE ve İleri Mü-hendislik” etkinliğinde bir araya getirdik. Tam gün olarakgerçekleştirdiğimiz etkinliğimizde, 150’yi aşkın misafirimiziağırladık. Etkinlik sırasında ve sonrasında, etkinlik hak-kında birçok olumlu geri bildirim aldık. Benzer bir etkinliği,gelecek yıl da gerçekleştirmeyi planlıyoruz. Etkinliğimizle il-gili detayları, yandaki sayfamızda bulabilirsiniz. Bu vesile ileetkinliğe destek veren tüm kurum ve kuru-luşlara tekrar teşekkür ederim.Dergimiz aracılığı ile sizlere, bünyemizdekifarklı uzmanlık alanları ve ARGE birimleri hak-kında bilgi vermeye de çalışacağım. Bu sayıda, “Elek-tromanyetik Tasarım ve Analizler” ekibimizi tanıtmakistiyorum. Ekibimiz Yrd. Doç. Dr. Deniz Bölükbaş’ın yöne-

timinde çalışmalarını sürdürmektedir. Deniz Hanım, elek-tromanyetik konusunda uzun yıllardır yaptığı çalışmaları,en son TÜBİTAK BİLGEM bünyesinde sürdürmüş vegeçen sene itibariyle firmamıza katılmıştır. Kendisi, aynı za-manda bir özel üniversitede öğretim üyesi olarak görev yap-maktadır. Ekibimiz, genel anlamda elektromanyetikproblemlerin simülasyon ile çözümü üzerine çalışmaktadır.Bu çalışmaları, “yüksek frekanslı” ve “alçak frekanslı” ana-lizler olarak iki ana gruba ayırıyoruz. EMI/EMC analizleri,radar kesit alanı hesaplaması, anten tasarımı ve platformüstü anten yerleşimleri gibi konuları yüksek frekans ana-lizleri başlığı altında; elektrik motorlarının, trafo ve kesici-lerin elektromanyetik analizi gibi konuları ise alçak frekansanalizleri başlığı altında değerlendiriyoruz. Ekibimizde, şuan etkin olarak 6 mühendis arkadaşımız projelerde görevalmaktadır.Dergimizi değerlendirip bize geri bildirimlerinizi iletmeniz-den çok memnun olacağız. Bu geri bildirimleriniz, eksikle-rimizi tamamlayabilmemize de imkân verecektir. Bu

sayımızın ve içeriğinin beklentilerinize cevap vermesiniümit ediyor ve ARGE çalışmalarınızda başarılar

diliyorum.Saygılarımla,Dr. Şadi KopuzGenel Müdür

2 www.figes.com.tr

ARGE DERGİSİ 3

FİGES’TEN HABERLER

Askeri ve Sivil DenizcilikteARGE ve İleri Mühen-dislik isimli etkinliğimizi,

5 Temmuz’da, The Green ParkPendik Otel, İstanbul’da gerçek-leştirdik. Sivil ve askeri denizcilik

ve gemi inşa sanayilerindenkurum ve kuruluşların

katıldığı etkinlikte,150’nin üze-rinde katı-

lımcı biraraya geldi.

MİLGEM projesiyle başladığımızdenizcilik ve gemi inşa sanayilerin-deki mühendislik çalışmalarımızı,MİLGEM’in ardından görev aldığı-mız, Yeni Tip Karakol Botu(YTKB), Denizaltı Kurtarma AnaGemisi (MOSHIP) ve Kurtarma ve

Yedekleme Gemisi gibi askeri pro-jeler ile sürdürdük ve şu anda, çoksayıda farklı projede rol almayadevam ediyoruz. Son olarak da HAVELSAN ile Denizaltı DalışSimülatörü (DEDAS) projesi kap-samında, Denizaltı Manevra Mo-deli Geliştirilmesi Projesi(DEMMOG)’ni imzaladık.Bu projelerdeki deneyimlerimiz vetanışıklıklarımız, ayrıca GenelMüdürümüz Dr. Şadi KOPUZ’unbu yöndeki arzuları ve destekleri,bizleri tüm sektörü kapsayacak biretkinlik yapmamızın iyi olabile-ceği yönünde cesaretlendirdi. Et-kinliği planlarken, etkinliğin,denizcilik ve gemi inşa sanayile-rinde ileri mühendislik teknoloji-lerinin kullanımı konusunda,karşılıklı bilgi paylaşımını sağlaya-cak bir platform oluşturmasını he-

deflemiştik. Böylece, konusundauzman sivil ve askeri sektör tem-silcilerini ve akademisyenleri biraraya getirerek tanışıklıkların art-masına ve sektörde sinerji oluşma-sına katkıda bulunmayıamaçlamıştık.Değerli konuşmacılarımız ve katı-lımcılarımızdan aldığımız olumlugeri beslemeler, etkinlikte, amaçla-rımıza ulaştığımızı gösteriyor. Hattaçok sayıda katılımcının, etkinliğinher yıl düzenlenmesinin çok iyiolacağı yönünde görüş bildirmeside bu durumun bir kanıtı olarak de-ğerlendirilebilir. Başarılı bir etkinlikgerçekleştirilmesinde, tüm konuş-macılarımızın ve katılımcılarımızınkatkısının en başta gelen etmen ol-duğunun bilinciyle kendilerine, birkez de buradan teşekkürlerimizi su-narız.

Denizcilikte ARGE ve İleri Mühendisliği Masaya Yatırdık

Deniz Kuvvetleri Komutanlığı, üniversiteler ve sektör temsilcilerinin hazır bulunduğu etkinliğe, yaklaşık 150 kişi katıldı.

Etkinliğin fuaye alanı da oldukça yoğundu.

’TEN HABERLER

4 www.figes.com.tr

17’ncisini Gerçekleştirdik:“Güçlü Marka için Güçlü ARGE”Bilgisayar Destekli Mühendislikve Sistem Modelleme Konferansımızın 17’ncisini, 19 Nisan’da gerçekleştirdik.Savunma, otomotiv, beyaz eşyave makine sanayileri baştaolmak üzere; ülkemizin reel sektörlerinden yaklaşık 300kişiye yakın üst düzey yöneticive ARGE yöneticisinin yanısıra çeşitli üniversitelerdenbirçok değerli akademisyeninkonuşmacı ve katılımcı olarakyer aldığı konferansta,Türkiye’nin dünya çapında birmarka çıkartabilmesi amacıylayapılabilecek ARGE vemühendislik çalışmaları masayayatırıldı. Konferansla ilgili detaylı haberi bu sayımızda bulabilirsiniz.

TAYSAD ile Ortak Etkinliğimiz: ARGE Süreçlerinde İleriMühendislik HesaplarıTasarım ve SimülasyonTeknolojileri SemineriTaşıt Araçları Yan SanayicileriDerneği (TAYSAD) bünyesinde,otomotiv ARGE ve ürüngeliştirme süreçlerinde; tasarım,simülasyon ve ileri mühendislikhesaplamalarına ilişkin en yeniteknolojileri tanıtma ve buteknolojileri örnekler üzerindeanlatarak katılımcıları bilgilendirme amacıyla “ARGESüreçlerinde İleri MühendislikHesapları Tasarım ve SimülasyonTeknolojileri Semineri”ni, 31 Mayıs’ta gerçekleştirdik.

Tıbbi Cihaz SektöründeARGE ve İleri MühendislikÇözümleri GünüFİGES olarak, tıbbi cihaztasarımı ve geliştirilmesisürecindeki ARGE ve ilerimühendislik çözümlerini aktardığımız, “Tıbbi Cihaz Sektöründe ARGE ve İleriMühendislik Çözümleri Günü”etkinliğini, 22 Mayıs’ta, başarılıbir şekilde gerçekleştirdik.Etkinliğe konuk konuşmacıolarak katılan ANSYS firmasının Medikal Sektörü Direktörü Thierry MARCHAL daetkinlikte bir sunum yaptı.

PAWEX 2013 FuarındaydıkPompa-vana tasarım ve imalatındaileri teknolojilerin kullanımıtemasıyla 2-5 Mayıs tarihlerinde,İstanbul Fuar Merkezi’nde düzenlenen PAWEX 2013pompa, vana, su arıtma sistemleri,boru ve bağlantı elemanlarıfuarında, 10. salonda, F06 numaralı stant alanında yer aldık.

FİGES, İTÜ Güneş ArabasıEkibi Sponsorları ArasındaTürkiye’nin, 3 yıl üst üste dubleyaparak uluslararası ödül kazananilk ve tek güneş arabası ekibi İTÜgüneş arabası ekibine sponsor olduk.

IDEF’13 Fuarında HAVELSAN ile Sözleşme İmzaladıkSavunma sanayimizin önde gelen fuarı IDEF’13’teki standımızdabirçok ziyaretçimizi ağırladık; yararlı tanışıklıklar ve iş görüşmelerigerçekleştirdik. 7-10 Mayıs tarihlerinde gerçekleştirilen fuarda ayrıca,HAVELSAN yükleniciliğinde yürütülen; “Denizaltı Dalış Simülatörü(DEDAS) Projesi”nin teknoloji kazanım yükümlülüğü olan “DenizaltıManevra Modeli Geliştirilmesi Projesi” (DEMMOG) kapsamında,HAVELSAN ile sözleşme imzaladık. Fuarın 3. günü, SavunmaSanayii Müsteşarı Murad Bayar’ın da katılımıyla HAVELSAN ileFİGES arasında gerçekleştirilen imza töreninde, FİGES adına imza,Genel Müdürümüz Dr. Şadi Kopuz tarafından atıldı. Böylece; MİLGEM, Yeni Tip Karakol Botu, Denizaltı Kurtarma Ana Gemisi(MOSHIP) ve Kurtarma ve Yedekleme Gemisi gibi Türkiye’nin öndegelen gemi projelerinin yanı sıra önemli katkılarda bulunmayı hedeflediğimiz denizaltı alanında da çalışmanın ilk adımını atmış olduk.

Kariyer GünlerindeGençlerle BuluştukGeride bıraktığımız dönemde,çeşitli üniversitelerin kariyergünlerine katıldık:n 11 Nisan-3. İYTE Teknoloji

ve Kariyer Günlerin 15 Nisan-Marmara

Üniversitesi MekatronikKariyer Günleri

n 3-5 Mayıs-Celal BayarÜniversitesi MühendislikFakültesi Kariyer Günleri

n 9-10 Mayıs-Uludağ Üniversitesi MühendislikMimarlık Fakültesi KariyerGünleri

n 24 Mayıs-Ege ÜniversitesiMühendislik FakültesiKariyer Günleri

Güçbot Projesine Dahil OldukPatlama analizleri ve malzemeoptimizasyonu iş paketleri üzerinde çalışacağımız Güçbot(Mayına Dayanıklı AskeriÇizme) Projesi, 22 Mayıs’ta,Savunma Sanayii Müsteşarlığındayapılan toplantıyla başlatıldı.Toplantıya, Yapısal Analizler ve Tasarım Ekibi YöneticimizDr. Can Alpdoğan katıldı.

Uluslararası Makina veKalıp/Model Tasarım veİmalat Konferansı ve SergisiAntalya Dedeman Otel’de, 20-23 Haziran tarihlerinde 7’ncisigerçekleştirilen Uluslararası Makina ve Kalıp/Model Tasarımve İmalat Konferansı ve Sergisi (7th International ConferenceAnd Exhibition On Design AndProduction Of Machines AndDies/Molds)’ne, standımız ve“Simülasyon Odaklı ÜretimGeliştirme” konulu sunumumuzile katılım sağladık.

Askeri ve Sivil DenizcilikteARGE ve İleri MühendislikEtkinliğiThe Green Park Pendik Otel, İstanbul’da, sivil ve askeri denizcilikve gemi inşa sanayilerindenkurum ve kuruluşları bir araya

getirdiğimiz “Askeri ve SivilDenizcilikte ARGE ve İleriMühendislik” etkinliğimizi, 5 Temmuz’da, 150 kişiye yakınkatılımcıyla gerçekleştirdik.Etkinliğimizde amacımız; denizcilik ve gemi inşa sanayisinde ileri mühendislikteknolojileri konusunda karşılıklıbilgi paylaşımını sağlamak vesivil, askeri sektör temsilcilerinive akademisyenlerimizi bir arayagetirerek tanışıklıkların artmasına ve sektörde sinerjioluşmasına katkıda bulunmaktı.Katılımcılarımızdan gelenolumlu geri beslemelere dayanarak, etkinliğimizin gayetbaşarılı sonuçlandığını veamaçlarımıza ulaştığımızı belirtebiliriz. Etkinlikle ilgili detaylı haberi bu sayımızda bulabilirsiniz.

ARGE DERGİSİ 5

Basında FİGESn MSI Dergisi’nin Haziran sayısında, FİGES’in IDEF’te HAVELSAN ile

yaptığı sözleşmeden bahsedildi. Haberde, birçok önemli gemi projesinekatkı sağlayan FİGES’in, denizaltı projelerinde de önemli katkılarda bulunacağını belirtildi.

n TAYSAD Dergisi Mayıs / Haziran sayısında, Genel Müdürümüz ileyapılan söyleşide, Dr. Şadi Kopuz, FİGES olarak deneyimlerimizi aktarmak istediğimizi dile getirerek, tedarik sanayi firmalarının ARGEçalışmalarına destek olmayı ve onların dünya çapında yer edinebilmesinebir miktar da olsa katkıda bulunabilmeyi hedeflediğimizi söyledi.

n TAYSAD Dergisi’nde, FİGES Konferansı ile ilgili “Sektörler DünyaMarkası Yaratmak İçin Bir Araya Geldi” başlıklı haber yayımlandı.

n MSI Dergisi, “FİGES, Güçlü Marka İçin Güçlü ARGE’yi MasayaYatırdı” konulu haber yayımlandı.

n Defence Turkey Dergisi, IDEF’13 özel sayısında, Yapısal Analizler veTasarım Ekibi Yöneticisi Dr. Can Alpdoğan ile yapılan söyleşiyi yayımladı.

n Ostim Organize Sanayi Gazetesi’nde, endüstriyel tasarım ve mühendislik gücünün birleştiği OSTİM’de FİGES’in de yer aldığınayönelik haber yayımlandı.

Bilim Şenliği’ne KatıldıkBursa Büyükşehir Belediyesi, Bilim, Sanayi ve Teknoloji İl Müdürlüğü ve İl Milli Eğitim Müdürlüğü iş birliğiyle 3-5 Mayıs tarihlerinde düzenlenen “Bursa Bilim Şenliği 2013” etkinliğine, stantaçarak katılım sağladık. Standımız, öğrencilerden yoğun ilgi gördü.

KONFERANS

6 www.figes.com.tr

Ülkemizin mühendislikcamiasında artık gele-nekselleşen ve bu yıl

17’ncisi düzenlenen “FİGES Bilgisayar Destekli Mühendislikve ARGE Konferansı”, 19 Nisan’da,İstanbul’da, "Güçlü Marka içinGüçlü ARGE" sloganıyla ger-çekleştirildi.Konferansta, katılımcı ve ko-nuşmacı olarak; savunma,

otomotiv, beyaz eşya ve ma-kine sanayileri başta olmaküzere, ülkemizin reel sektörle-rinden birçok üst düzey yöne-tici ve ARGE yöneticisi,ayrıca çeşitli üniversitelerdenbirçok değerli akademisyenyeraldı. Yaklaşık 300 kişilik biruzman topluluğunun katılı-mıyla gerçekleşen konfe-ransta; Savunma Sanayii

Müsteşarlığı (SSM), Savunmave Havacılık Sanayii İmalat-çılar Derneği (SASAD), TaşıtAraçları Yan Sanayicileri Derneği(TAYSAD) ve SİNERJİTÜRKEtkin İş ve Güç Birliği Vakfı’nınyanı sıra ASELSAN, ROKETSAN,Türk Telekom, VESTEL veFORD Otosan başka olmaküzere, ülkemizin lider firmaların-dan konuşmacılar da yer aldı.

Güçlü Marka İçin Güçlü ARGE

ARGE VurgusuYoğun bir programla gerçekle-şen konferansta, Türkiye'nindünya çapında rekabet edebi-len markalar çıkartabilmesiamacıyla yapılabilecek ARGEve mühendislik çalışmalarımasaya yatırıldı. Konferansta,ürünlerimizi dünya piyasalarındadaha güçlü bir şekilde pazarla-yabilmemiz için güçlü markalaryaratma zorunluluğumuza deği-nilerek güçlü markalar yarat-manın yolunun da daha fazla yenilikçilikten, yani ARGE’den geçtiği vurgulandı.Konferans kapsamında, konu-sunda uzman 50'ye yakın ko-nuşmacı söz aldı. Etkinliğinöğleden önce yapılan ana otu-rumunda, ülkemizin güçlümarkalar çıkartabilmesi içinihtiyaçlar ve öncelikler ortayakonuldu. Öğleden sonra ise 5 ayrı panelde teknik tartışma-lar ve fikir alışverişleri gerçek-leştirildi. Panellerden birtanesi, güncel ARGE teknolo-jilerinin anlatıldığı bir oturumşeklinde gerçekleştirildi. Birdiğer panelde de “MarkalaşmaSüreci ve ARGE Merkezleri”konusu işlendi. Diğer panellerise sırasıyla tasarım, mekatro-nik, elektronik ve elektro-manyetik konularındadüzenlendi.Konferansta, hedeflere uygun

olarak, etkin bir bilgi paylaşımıve tanışma ortamı oluştuğu dagözlendi. Konferans progra-mına, fotoğraflarına ve diğer

bilgilere, aşağıdaki İnternet ad-resinden erişilebilir:http://www.figes.com.tr/konferans/2013/index.php

ARGE DERGİSİ 7

ANSYS’ten Dr.-Ing. Stuart Hartle’ı Konferansımızda AğırladıkANSYS firmasında, Türkiye’nin de dahil olduğu bölgeden sorumluyönetici olan Dr.-Ing. Stuart Hartle da 17’nci konferansımızda, konuş-macı olarak yer aldı. Konferansın sabah oturumunda açılış konuş-macısı olan Dr.-Ing. Hartle, yaptığı bilgilendirici ve dinamik sunumlailgi çekti. Dr.-Ing. Hartle sunumunda; personel gücü, yaptığı projelerve her yıl düzenlediği bu konferans ile FİGES’in, Türkiye’deki fir-malar için mutlaka ortak çalışılması gereken bir şirket olduğunu vur-guladı. FİGES’in, ANSYS distribütörü olarak da her yönüyle yetkinolduğunu belirterek, simülasyon dünyasına girmek veya bu alandailerlemek isteyen firmaların mutlaka FİGES’i yanlarına almalarınıtavsiye eden Dr.-Ing. Hartle, konferansa tam gün katıldı.

Soldan sağa: FİGES A.Ş. Yönetim Kurulu Başkanı Dr. Tarık Öğüt, Dr.-Ing. Stuart Hartle(ANSYS) ve FİGES A.Ş. Genel Müdürü Dr. Şadi Kopuz

SÖYLEŞİ

8 www.figes.com.tr

FİGES ARGE Dergisi: Kısaca firmanızı tanıtır mısınız?Prof. Dr. Beycan İbrahimoğlu:Anadolu Plazma Teknoloji Enerji Danışmanlık Merkezi,2009 yılında Gazi ÜniversitesiTeknopark’ta kurulmuş;özgün mühendislik problemle-rine, yaratıcı ve yenilikçi çö-zümler getiren, bir ilerimühendislik firmasıdır. İlerimühendislik ve optimizasyonfirması olarak; enerji, uzay,havacılık ve medikal sektörle-rinde, genellikle yakıt pillerive plazma teknolojilerininkullanılması ile son teknoloji-leri uygulamaktadır. Firmamız,Milli Savunma Bakanlığı, Tür-kiye Kömür İşletmeleri,TUSAŞ ve ROKETSAN gibikurum ve kuruluşlara mühen-dislik danışmanlık hizmeti sun-maktadır. Konuyla ilgili, 17 patent ve faydalı modelalınmıştır.

FİGES ARGE Dergisi: Plazmanın ne olduğunu bize anlatır mısınız?Prof. Dr. Beycan İbrahimoğlu:Maddenin dördüncü hali ola-rak da bilinen plazma, evreninyüzde 98’ini oluşturur. Gaz ha-lindeki bir maddeye yeterlienerji (ısı, ışın, manyetik, elek-trik) verilmesiyle yüklü türleroluşur ve maddenin bu haliplazma olarak bilinir. Basitçesöylemek gerekirse plazma, iyo-nize gazdır.

FİGES ARGE Dergisi: Plazma tek-nolojileri bugün hangi alanlarda kullanılmaktadır?Prof. Dr. Beycan İbrahimoğlu:Plazma teknolojileri:n Biyokütle ve yakıt dönüşüm

süreçlerinde,n Baca gazı arıtmada,n Petrokimya endüstrisinde,n Kaynak, kesme, kaplama

gibi metal işleme

operasyonlarında, n Polimer ve tekstil

endüstrisinde yüzey modifikasyon süreçlerinde,

n Uydu Sistemleri ve İtki motorlarında,

n Tıp alanında; kanser tedavisinde, ilaç üretimi,yanık tedavisi, cilt yenilemede, diş tedavisinde,

n Yarı iletken teknolojisinde,

Plazma TeknolojilerininHayata Geçirilmesinde

Mühendislik Yazılımlarının Rolü

Maddenin dördüncü hali olarak da bilinen plazma,evrenin yüzde 98’ini oluşturur. Gaz halindeki birmaddeye yeterli enerji (ısı, ışın, manyetik, elektrik)verilmesiyle yüklü türler oluşur ve maddenin bu haliplazma olarak bilinir. Basitçe söylemek gerekirseplazma, iyonize gazdır.

Prof. Dr. Beycan İbrahimoğlu, Anadolu Plazma Teknoloji Enerji Danışmanlık Merkezi

elektronik çip üretiminde,n Kaplama teknolojisinde,

elmas, aktif karbon, karbonnanotüp üretim süreçlerinde,

n Güneş enerjisi ve optik sanayisinde,

n Tehlikeli ve zararlı atıklarınarıtılmasında,

n Sterilizasyon ve su arıtmasistemlerinde,

n Çok yakıtlı motorlarda ven Askeri alanda uçaklarda,

silahlarda plazma teknolojileri

kullanılmaktadır.

FİGES ARGE Dergisi: Endüstride plazma kullanımınasıl başlamıştır?Prof. Dr. Beycan İbrahimoğlu:1955 yılında, ilk hidrojen bom-basının denenmesiyle ortayaçıkan yüksek sıcaklık (füzyon enerjisi, plazma) sonrası, plaz-manın elektrik üretiminde kul-lanılması öngörülmüş ve Rusya,ABD, Japonya, plazmayı hap-setmek için toroidal manyetikalan üreten bir makine olanTokamak üzerinde çalışmalarabaşlamışlardır. Sonrasında, ilkolarak askeri alanda; zaman içe-risinde, sanayinin çeşitli alan-larında; sağlık, gıda, kimya,ziraat, elektrik elektronik sek-

törlerinde de kullanılmayadevam etmiştir. 2007 yılında,ABD Kongresinde, plazma tek-nolojilerinin sanayi uygulama-ları sonucu elde edilen gelirin222 milyar dolar olduğu belir-tilmiştir.

FİGES ARGE Dergisi: Ülkemizde,plazmanın kullanıldığı sektörlerve alanlar hangileridir?Prof. Dr. Beycan İbrahimoğlu:Ülkemizde, plazma teknolojisimetalürji (kesme, kaynak, kap-lama alanlarında), televizyonve tıp sektörlerinde kullanıl-makta olup, diğer sektörlerdede kullanımının yaygınlaşmasıbeklenmektedir.

FİGES ARGE Dergisi: Projelerinizden kısaca bahseder misiniz?Prof. Dr. Beycan İbrahimoğlu:Projelerimizi şöyle sıralayabiliriz:

Hava ile Çalışan Plazma Kesme MakinesiGeliştirilmesi:Havalı kompresörle çalışan bucihazımız; plazma ile kesme vekaynak prosesi, düşük işletme veyatırım maliyeti, üretim hattıuygulamasına ve otomasyonauygunluğu, sürekli iyileştirilen

kesme ve kaynak kalitesi ile sa-nayide yaygın olarak kullanılankesim ve kaynak yapımı gibiavantajlar sunmaktadır. Ayrıca,su altında uzun süre çalışabile-cek, kesme ve kaynak amaçlıplazmatronlar üzerinde çalışma-larımız da mevcuttur. Bu proje-nin sonucunda geliştirilenplazma kesme makinesi CE bel-gesi alınarak seri üretime uygunhale de getirilmiştir. Ayrıca buürün için geliştirilen “Çift De-polu Plazmatron”un da patentialınmıştır.

Soma Termik Santrali’nin22 MW’lık A Ünitesi’nePlazma Yakma Ünitesi Kurulması:Türkiye Kömür İşletmeleri Ku-rumu (TKİ), Elektrik ÜretimA.Ş. (EÜAŞ), Enerji Bakanlığıve Anadolu Plazma arasındaki işbirliği protokolüne göre yürüyenprojemizde, ülkemizdeki düşükkaliteli linyitlere dayalı termiksantralleri temsil eden SomaTermik Santrali’nin A ÜnitesinePlazma Yakma Sistemi kurularakplazma teknolojisi, kömür yakmaalanında, ülkemizde bir ilk olarakdevreye alınacak ve bu teknolo-jinin uygulanabilirliği doğrulana-caktır.

ARGE DERGİSİ 9

TOKAMAK, plazmayı hapsetmek için toroidalmanyetik alan üreten bir makinedir. TOKAMAK’ın

görevi yüksek sıcaklıkta elde edilmiş plazmadan(100.000 K ve üzeri) elektrik elde edilmesidir.

100.000 K sıcaklıkta sistemin çalışması için (malze-meye zarar vermeden) plazma, manyetik alan

aracılığıyla sistemin merkezinde sıkıştırılır.Günümüzde geliştirilmiş 300’den fazla TOKAMAK

üzerinde deneysel çalışmalar yapılmaktadır.

SÖYLEŞİ

10 www.figes.com.tr

Plazma Yöntemiyle Linyitlerin Gazlaştırılması:Laboratuvarımızda, linyitleringazlaştırılması amacıyla 1,5 ve 3 KW gücünde plazma gazlaş-tırma sistemi tasarlanmış ve ge-liştirilmiştir. TKİ tarafındandesteklenen bu projemiz, ülke-mizdeki düşük kaliteli linyitler-den, hidrojen içeriği yükseksentez gazı elde edilmesiyle temizve verimli kullanım alanı oluştu-rularak ekonomiye kazandırıl-ması amacını gütmektedir. Buprojede kullanılan su buharlıplazmatron da patentlenmiştir.

Plazma CVD YöntemiyleElmas Film Üretimi:TKİ tarafından desteklenmekteolan projemiz, yine kendimizeait başka bir projemizdeki sis-temden alınan, “hidrojen içeriğiyüksek sentez gazı”nın değerlen-dirilerek bu gazın sentetik elmasüretiminde kullanımını ülke-

mize kazandırmak amacını taşı-maktadır.

Hall Efektli Ksenon Gazı ile Çalışan Plazma İtki Motorlarının Geliştirilmesi:Bu projemiz, başlangıç aşama-sında TUSAŞ tarafından des-teklenmiştir. Projede, ilk Türkyapımı elektriksel itki motorutasarlanarak, uzaya gönderiliptarihçe kazandırılması umul-maktadır. Bünyemizde, bu pro-jenin çalışmaları sürmektedir.Ulaştırma, Denizcilik ve Ha-berleşme Bakanlığına ARGEproje önerisi sunulmuştur vedeğerlendirme sonucu beklen-mektedir.

Plazma Kömür Gazlaştırmave Plazma Filtrasyon Sistemi Geliştirilmesi:Projemiz kapsamında hedefle-rimiz; düşük kaliteli Türk lin-yitlerinin plazma yöntemiyle

gazlaştırılması ve yine plazmayöntemiyle filtre edilmesi süre-cini optimize etmek, süreci mo-dellemek ve ekipmantasarımını ve projelendirme ça-lışmalarını yaparak PlazmaGazlaştırma ve Plazma Filtras-yon Sistemini pilot ölçektetesis etmektir. Çalışmalarımızsonucunda, düşük kaliteli lin-yitlerimizin, kullanım alanıçeşitliliği sunan ürünlere dönüştürülerek ekonomimizekazandırılması amaçlanmak-tadır.

Soma Termik Santrali İçinPlazma Yakma Ünitesi Geliştirilmesi:Bu projemiz sonucunda, düşükkaliteli linyitlere dayalı termiksantrallerde kullanılmak üzereverimli, temiz ve ekonomik“Plazma Yakma Ünitesi” tama-men yerli olarak tarafımızdangeliştirilecek ve uygulamayahazır hale getirilecektir.

Plazma Tıbbi Atık Yakma-Gazlaştırma Makinesi Geliştirilmesi: Her türlü tıbbi atığın bertarafedilmesi ve bertaraf edilmesisonucunda elde edilecek katıve gaz ürünlerin değerlendiril-mesi sonucu faydalı ürün veenerji elde edilmesine yönelikprojemiz, Ankara KalkınmaAjansı’na, Çevreye DuyarlıYenilikçi Projeler Ar-Ge Des-tek Programı kapsamında su-nulmuştur ve değerlendirmesonucu beklenmektedir.

FİGES ARGE Dergisi: Çalışmalarınızda mühendislikyazılımları kullanımı hakkındaneler söyleyebilirsiniz?Prof. Dr. Beycan İbrahimoğlu:Mühendislikte çözüme ulaş-mak için üç yöntem vardır. Buyöntemler analitik, sayısal vedeneysel olarak sınıflandırıla-

Mühendislikte çözüme ulaşmak için üç yöntemvardır. Bu yöntemler analitik, sayısal ve deneyselolarak sınıflandırılabilir. Akışkanlar dinamiği problemlerinde, analitik yöntem uygulanamamaktadır.Bunun sebebi, akışkanlar dinamiği problemlerinintemel denklemi olan Navier-Stokes denklemlerininanalitik olarak, sadece bir plaka üzerinde laminerakış gibi çok basit durumlar için çözülebilmesidir.

Anadolu Plazma Teknoloji Enerji Danışmanlık Merkezi ekibi

bir arada görülüyor.

ARGE DERGİSİ 11

bilir. Akışkanlar dinamiğiproblemlerinde, analitik yön-tem uygulanamamaktadır.Bunun sebebi, akışkanlar dina-miği problemlerinin temeldenklemi olan Navier-Stokesdenklemlerinin analitik olarak,sadece bir plaka üzerinde lami-ner akış gibi çok basit durumlariçin çözülebilmesidir. Bu problemleri çözmekte ge-riye kalan iki yöntemden de-neysel yöntem ise pahalı vezaman alan bir yöntem olduğuiçin sayısal çözüm yapmakdaha avantajlı olmaktadır.Bunun yanı sıra sayısal yön-temler kullanıldığında, çözümiçin optimizasyon da yapmakmümkün olmakta ve en iyi di-zayn, sadece bilgisayar orta-mında elde edilebilmektedir.Sayısal çözüm yapmak için kul-lanılan programlardan dünyaüzerinde en yaygın olanı,ANSYS ürün ailesi altındakiANSYS-FLUENT programıdır.Bu programın yaygınlaşmasının

sebeplerinin en önemlisi, içeri-sindeki modellerin hepsinin testedilmiş ve deneysel sonuçlarlakıyaslanarak doğruluğun ispatedilmiş olmasıdır. AncakANSYS-FLUENTyazılımınıplazma ile kömür gazlaştırmaprojesi için vazgeçilmez yapan,bu programın hem kömür gaz-laştırma için hem de elektrikalanın akış üzerindeki etkileri-nin bulunması için modülleriolmasıdır. Her iki modülün ol-duğu, doğruluğu FLUENT gibidenenmiş başka bir paket yazı-lım yoktur.

FİGES ARGE Dergisi: Bu yazılımın kullanımı ile ilgili tecrübelerinizi paylaşabilir misiniz?Prof. Dr. Beycan İbrahimoğlu:ANSYS-FLUENT yazılımınınkömür gazlaştırma modülünde,ilk olarak gazlaşacak kömüriçerisindeki bileşenlerin oran-ları girilir. Modülün çalışmasıesnasında, önce kömürün gaz-laştırıcının içine akıtılarakorada önce ısınması ve içerisin-deki nemin salınımı hesaplanır.Daha sonra, kömür içerisindekiuçucu maddelerin ve katranınsalınımı hesaplanır. En son ola-rak ise gazlaşma hesaplanır.ANSYS-FLUENT ile bu tip he-saplamaları yapan birçok kuruluşmevcuttur. Bunların başında,Amerikan Enerji Bakanlığı, RTIInternational gibi büyük kurumve kuruluşlar gelmektedir. Ay-rıca, literatürde kömür gazlaştır-manın bilgisayar simülasyonuylailgili üniversitelerde veya şirket-lerde yapılmış çalışmaların nere-deyse tümü, ANSYS-FLUENTyardımıyla gerçekleştirilmiştir.ANSYS-FLUENT yazılımınınMHD (Magnetohydrodynamics)modülü ise plazmayı oluşturanelektrik alan sebebiyle akıştaoluşan değişimleri modelle-mek için kullanılır. Bu modül,

elektrik iletkeni olan bir akış-kanın doğru veya alternatifakım ile oluşturulan elektro-manyetik alanlar içinde akışkoşullarındaki değişimlerinihesaplayabilmektedir. Normalde, bu deneylerdeölçüm yapmak, özellikleplazma için çok zor bir iştir.Bunun sebebi, hem plazmatorcunun bir kısmının içeridekalması hem de çok yüksek sı-caklıklardır. Bu kuvvetleringöz ardı edilmesi ise yanlış so-nuçlara yol açacaktır. Bu se-beple programın böyle birkabiliyetinin olması bir gerek-sinimdir.ANSYS-FLUENT yazılımıkullanarak tüm sistem model-lenecek ve sistemde verim art-tırabilecek çözümler dahaetkin ve çok daha kısa süredebulunabilecektir. Hatta bazı du-rumlarda, örneğin deneyler ileölçümlerin yapılamayacağı nok-talar için, optimum çözümlerinelde edilmesi, sadece simülasyonyardımıyla olabilecektir. Bunla-rın yanında, tüm sistemin opti-mizasyonunu da yapmakmümkündür. Dolayısıyla plazmaile kömür gazlaştırma işleminindaha etkin ve verimli yapılabil-mesi için ANSYS-FLUENT ya-zılımı ve ek modülleri kesinliklevazgeçilmezdir.Örneğin, “10 kW GücündeMikro-Dalga Plazma ileKömür Gazlaştırma SistemininTesis Edilmesi KonusundaTeknoloji Geliştirme Projesi”kapsamında yürütülmekte olanplazma gazlaştırma tesisininkurulması ve Soma TermikSantralinin 22 MW’lık A blo-ğuna plazma uygulanması çalışmalarının başarıya ulaşa-bilmesi için yapılacak plazmat-ron, kimyasal reaksiyon ve mekanik simülasyonlar,ANSYS–FLUENT yazılımı ilegerçekleştirilecektir.

Kömür yakma ve gazlaştırma amaçlı 200kW plazmatron

MAKALE

12 www.figes.com.tr

Aerodinamik IsınmaYüksek hızlarda uçan hava araçları, gövde çev-resindeki akışın sahip olduğu kinetik enerjinin,sıkışma ve sürtünme sonucu termal enerjiye dö-nüşümü neticesinde, aerodinamik ısınmayamaruz kalmaktadır.Sürtünme, doğrudan araç gövdesinin ısınmasınasebep olurken; sıkışma, araç çevresindeki akış sı-caklığının artmasına sebep olmaktadır. Akışınsürtünme etkisi, düz bir plaka örneğinde [2] in-celenebilir. Şekil 2’de şematik olarak gösterilmişdüz plaka örneği dikkate alındığında, yüzeye et-kiyen aerodinamik ısınma:

qw” yüzeye etkiyen ısı akısını, h ısı transfer kat-sayısını, Taw adyabatik duvar sıcaklığını, Tw iseyüzey sıcaklığını simgelemektedir.

Şekil 2. Aerodinamik ısınma probleminin şematik gösterimi.

1 numaralı denklem incelendiğinde, yüzey sıcak-lığının ulaşabileceği azami sıcaklık seviyesine, ad-yabatik yüzey varsayımı (qw=0) yapıldığı durumdaulaşılmaktadır. Böylece, bu sıcaklık değerine, yu-karıda da belirtildiği şekilde adyabatik duvar sıcak-lığı denir [3] ve matematiksel olarak:

T∞ serbest akış sıcaklığını; r düzelme (İng: recovery) katsayısını; k akış için özgül ısı kapasiteoranını (cp/cv); M∞ ise serbest akış hızını temsil et-mektedir. Düzelme katsayısı laminer akım için;

türbülanslı akım için ise

olmaktadır. Burada, Pr, akışın Prandtl sayısınıifade etmektedir. Süpersonik hızlarda (M≈3),yüzey sıcaklıkları, belirtilen adyabatik yüzey sı-caklığına eşit olmaktadır. Hipersonik hızlardaise (M≈7) yüzey sıcaklıkları, adyabatik yüzey sı-caklığının 0,3-0,5 katı arasında değişmektedir[3]. Bu durumun sebebi, artan hızla birlikte,ışıma ile gerçekleşen ısı transferi etkisinin art-masıdır [3].Akışın sıkışma etkisi, hava araçları üzerindekidurma noktalarında (İng: stagnation point) gö-rülmektedir. Bu noktalara, araç burunları vekontrol yüzeylerinin hücum kenarları örnek ve-rilebilir. Oluşan şok dalgası, akışı sıkıştırarakyüksek sıcaklığa ulaşmasına sebep olmaktadır.İzantropik bir sıkışmada, normal bir şok dalga-sının arkasında oluşan sıcaklık değeri, gaz dina-miği tablolarından çekilebileceği gibi, aşağıdaverilen ifade kullanılarak da hesaplanabilir:

Burada 1 ve 2 indisleri, şok dalgasının önü ve ar-kasındaki durumu; T ve M ise sıcaklık ile akış hı-zını simgelemektedir. Bu ifade, k değerinin sabitolduğunu varsayan klasik aerotermodinamiğin bir

Aerodinamik Isınma ve Termal Koruma Sistemleri

Şekil 1. ROKETSAN tarafından geliştirilen topçu roketi [1]Buğra ŞimşekMakine Mühendisi, ROKETSAN

sonucudur. M=36 hızlarında dünyaya dönüş yapanApollo 11 uzay mekiği için, şok dalgasının arkasınayönelik bir sıcaklık hesabı yapıldığında, 58.000 Kcivarında, oldukça yüksek ve tamamen yanlış sı-caklıklar hesaplanabilmektedir [4]. Bu sebeple yük-sek hızlarda akış moleküllerinin kimyasal olarakdeğişime uğradığını kabul eden ve atomik titreşim-leri dikkate alan yeni bir aerotermodinamik yak-laşımına gerek duyulmuştur.Akışın sıkışma etkisinde aerodinamik ısınmayıetkileyen en önemli faktörlerden bir tanesi,durma noktasının geometrik şeklidir. 1951 yı-lına kadar tercih edilen sivri burunlu hava araç-ları, H. Julian Allen'in küt burun teorisiylebirlikte, yerini küt burunlu araçlara bırakmıştır.H. Julian Allen, küt burunla birlikte oluşanayrık şok dalgasının, sivri burunlu araç üzerindeoluşan eğik şok dalgasına göre akışı daha fazlaısıtmasına rağmen, araç yüzeyine etki eden ısıakısını azalttığını göstermiştir [5]. Farklı geo-metri üzerinde oluşan şok dalgalarının görü-nümü, Şekil 3’te verilmiştir [6].

Şekil 3. Burun geometrisinin şok dalgası oluşumuna etkisi.

Durma noktasındaki ısı akısı, hava aracının kütlükyarıçapının karekökü ile ters orantılıdır [7].

Aerodinamik ısınmanın hesaplanması için,HAD çözüm araçları kullanılabileceği gibi kav-ramsal tasarım aşamasında deneysel (ampirik)korelasyonlar da kullanılabilir.

Termal Koruma SistemleriÖnceki kısımda kısaca değinilen aerodinamikısınma altında, hava araçlarının yapısal parçaları-nın kritik sıcaklıklara yükselmemesi gerekmekte-dir. Bu sebeple özellikle aerodinamik ısınmanınfazla olduğu yüksek hızlı araçlarda, termal korumasistemleri kullanılmaktadır. Bu sistemler; aerodi-namik ısınmayı engelleme, ısıyı emme ya da ışı-mayla geri yansıtma gibi yöntemlerle sıcaklıkartışının istenen seviyede kalmasını sağlarlar. Ta-sarım aşamasında ihtiyaca en uygun tipte ve geo-metride termal koruma sisteminin belirlenmesi, birtermal tasarım mühendisinin görevleri arasında yer

almaktadır. Örneğin, gereğinden fazla koruma sağ-layan bir sistem, araç için ağırlık ve maliyet gibiparametrelerde artışa sebep olabileceği gibi, yanlışseçilen bir koruma sistemi, hava aracının görev es-nasında paralanması gibi bir sonuca sebep olacak-tır. Sıkça kullanılan termal koruma sistemleri,takip eden kısımda açıklanmıştır.

Işınımsal SistemlerBu tip sistemlerde, aerodinamik ısınma ile gelenısının büyük bir miktarı, ışınım ile yüzeydenuzaklaştırılmaktadır.

Bu sistemi kısıtlayan en önemli faktör, yüzeymalzemesinin dayanım sıcaklığıdır. Bu değer, ışı-nım ve konveksiyonel ısı akılarının denge duru-munda, aşağıdaki gibi hesaplanabilir [8]:

Bu denklemde, σ Stefan-Boltzman sabitini; ε iseışınım katsayısını belirtmektedir. Bazı seramikler, kul-lanılan ışınımsal sistemlere örnek olarak verilebilir.

Isı Soğurucu SistemlerBu sistemlerde, özel bir ısı yalıtımı kullanılma-dan, ısıya dayanıklı gövde malzemesi kullanıl-maktadır.

Şekil 5. Isı soğurucu sistemin şematik gösterimi.

ARGE DERGİSİ 13

Şekil 4.Işınımsal sistemin

şematik gösterimi

MAKALE

14 www.figes.com.tr

Bu sistemin avantajı, kullanılan sistemin basit-liği; dezavantajı ise toplam ağırlığın diğer sistem-lere göre daha fazla olmasıdır. Bakır ve tungstengibi malzemeler, bu tip sistemlerde kullanılanmalzemelere örnek olarak verilebilir [8].

Ablasyon SistemleriBu sistemlerde, yalıtım malzemesi, aerodinamikısınma altında bozunarak kimyasal değişime maruzkalmaktadır. Bu değişim esnasında ortaya çıkan saklıısı, yüzey sıcaklığının artmasını engellemektedir. Ay-rıca, bozunma esnasında salınan gazlar, sınır tabakakalınlığını arttırmak suretiyle aerodinamik ısınmayıazaltmaktadır (İng:blowing effect [9]).

Sınır tabaka içerisine giren gaz kütlesinin aero-dinamik ısınma miktarını azaltma oranları, Şekil7’de verilmiştir [4]. Grafik incelendiğinde, sınırtabaka içerisine giren gaz miktarındaki artışın,aerodinamik ısınmayı azalttığı görülebilir.Ancak kullanılabilecek azami gaz kütle girişi, sı-nırlı olmaktadır. Bu sebeple bu sistemin yeterliolmayacağı, görece daha fazla yüksek ısı akısınamaruz kalan ve uzun süreli uçuşlar yapması bek-lenen hava araçları için, aktif soğutma sistemialternatif olmaktadır.

Bu sistemlerde bozunma reaksiyonu, kullanılanmalzeme tipine göre çeşitlilik göstermektedir.Bozunma tipleri, genel olarak erime, süblim-leşme ve kömürleşme şeklinde olmaktadır. Ab-lasyon sistemlerinde kullanılan ablatifmalzemeler de bozunma tipine göre sınıflandırı-lır. Bu malzemeler:

1. Süblimleşebilen ablatif malzemeler (İng: subliming ablative materials)2. Eriyebilen ablatif malzemeler (İng: melting ablative materials)3. Kömürleşebilen ablatif malzemeler (İng: charring ablative materials)Hava aracının maruz kalacağı aerodinamik ısın-manın şiddeti ve uçuş süresine bağlı olarak, kul-lanılacak malzeme tipine karar verilmektedir.Ayrıca, malzeme maliyeti ve uygulanacak geo-metri gibi kısıtlar da malzeme seçiminde önem-lidir.

ANSYS Kullanılarak Ablasyonun ModellenmesiAblasyonun nümerik olarak modellenmesineyönelik, literatürde çok sayıda çalışma bulun-maktadır. Bu çalışmaların çoğu, akış ve kimyasalbozunma denklemlerinin eş zamanlı olarak çö-zülmesini içermektedir. NASA tarafından geliş-tirilmiş ablasyon simülasyon araçları, örnekolması açısından Tablo 1’de verilmiştir.

ANSYS yazılımının eleman öl-dürme tekniği kullanılarak ab-lasyonun modellenmesi üzerinebir çalışma yapılmıştır. Bu ça-lışmada, malzeme aşınma kri-terleri TGA ve DSC gibi testyöntemleri kullanılarak, mal-zeme kütlesinin sıcaklığa bağlıdeğişimi ve faz değişim ısıları-nın bulunması ile belirlenmiş-tir. Analizler için, APDL(Ansys Parametric Design Language) ortamında algo-ritma hazırlanmıştır. Algo-ritma; aerodinamik ısınmaaltında aşınma kriterine ulaşanelemanın çözümden çıkarıl-ması ve çözümden çıkarılaneleman üzerinde yer alan sınır

Şekil 6.Ablasyon

sisteminin şematik

gösterimi

Şekil 7.Aşınan

kütlenin aerodinamik

ısınmaya etkisi

Şekil 8. Roket burnu eksenel simetrik sonlu elemanlar modeli

Tablo 1. NASA Tarafından GeliştirilmişAblasyon Simülasyon Araçları [10]Kod İsmi KullanıcıCAT NASA ARCFIAT NASA, Space XFIAT3D NASA ARCPATO Univ. Calif. Santa CruzPRESENT NASA LaRCSTAB Fluid Gr. EngTITAN NASA

koşulunun, alt kısmında yer alan canlı eleman üzerinetaşınması üzerinedir. Örnek bir eksenel simetrik roketburnu için, analiz çözüm ağı ve sıcaklık dağılımını daiçeren analiz sonucu Şekil 8, 9 ve 10’da verilmiştir.

Analiz sonucu incelendiğinde, beklendiği gibi,aşınma miktarının, aerodinamik ısınmanınazami olduğu burun bölgesinde daha fazla ger-

çekleştiği görülmektedir. Algorit-manın doğrulanması için,

silindirik ablatif malzemeoksiasetilen erozyon hızıtesti ile yüksek ısı akısınamaruz bırakılmıştır. Testsonunda ölçülen aşınma

miktarı, analiz sonuçları ilekıyaslanmıştır (Tablo 2).

Kıyaslama sonuçları incelendi-ğinde, analiz sonuçları ile test so-nuçlarının birbiri ile uyumluoldukları görülmektedir.

Aerodinamik ısınma, süpersonik ve hipersonikhızlardaki hava araçları yüzeylerinde, yüksek mer-tebelere ulaşmaktadır. Bu ısı altında yapısal par-çaların bütünlüğünü koruyabilmesi için, termalkoruma sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Birtermal tasarım mühendisinin görevi, bu ısınma al-tında en uygun sistemin belirlenerek yeterliliğininanaliz edilmesidir. Tasarım sürecinde termal yalı-tım malzemesinin karakterizasyonu ve aşınma fi-ziğinin olabildiğince gerçekçi bir şekilde çözümeyansıtılması, tasarımın en önemli basamaklarınıoluşturmaktadır.

Kaynaklar:[1] ROKETSAN, http://www.roketsan.com.tr/

wp-content/uploads/2012/09/topcu-roketturkce.pdf, son ziyaret tarihi:18.05.2013

[2] Arnas, A. Ö., Daisie, D. B., Gunnar, T., Seth, A.N., Jason, R.W., Michael, J. B., Bret, P. V., On the Analysis of the Aerodynamic Heating Problem, Journal of Heat Transfer, Vol 132, December 2010.

[3] Bertin J.J., Hypersonic Aerothermodynamics,AIAA Education Series, 1994.

[4] Thornton. E.A., Thermal Structures and Materials for High Speed Flight, Progress inAstronautics and Aeronautics AIAA, Volume 140, 1992.

[5] Vincenti, W.G., Boyd, J.W., Bugos, G. E., H. Julian Allen: An Appreciation, AnnualReview of Fluid Mechanics, Vol.39, pp 1-17, 2007.

[6] U.S. Centennial of Flight Commission, http://www.centennialofflight.gov. son ziyaret tarihi: 10 Mart 2012.

[7] Santos W.F.N., Leading-Edge Bluntness Effects on Aerodynamic Heating and Drag of Power Law Body in Low-Density Hypersonic Flow, Journal of the Braz. Soc. of the Mech. Sci.& Eng., Vol. XXVII, No.3, 2005.

[8] NASA, Entry Thermal Protection, Report No: NASA SP-8014, 1968.

[9] Bianchi, D., Modeling of Ablation Phenomena in Space Applications, Ph.D.Thesis, University of Roma, 2007.

[10] Lachaud, J., Magin,T.E., Cozmuta, I., Mansour, N.N., A Short Review of AblativeMaterial Response Models and SimulationTools, 7th European Symposium on theAerothermodynamics, 9-12 May 2011,Brugge, Belgium

ARGE DERGİSİ 15

Tablo 2. Test ve Analiz SonuçlarınınKıyaslanmasıNo Isıya Ölçülen Analiz |% fark|

maruz kalma aşınma ile bulunan (-)süresi (s) (mm) aşınma (mm)

1 15 2,41 2,48 %2,92 20 3,18 3,26 %2,53 30 4,84 5,01 %3,5

Şekil 11.Oksiasetilen test numunesi analiz sonucu

Şekil 9. Uçuş sonunda roket burnu aşınma ve sıcaklık dağılımı

Şekil 10. Sıcaklıkdağılımın 3/4'lükölçekte görünümü

MAKALE

16 www.figes.com.tr

Günümüzde, başta oto-motiv ve savunma sa-nayisi olmak üzere,

artan rekabet ve gerek iç piya-sada gerekse dış piyasada pazarpayı oluşturma yarışı, firmala-rın farklılık yaratması için zor-layıcı bir faktör olmuştur.Böyle bir ortamda, firmalar,ürün geliştirme süreçlerinietkin bir şekilde yönetmek zo-rundadırlar. Ürün geliştirmesüreci, geleneksel (Şekil 1) vemodern (Şekil 2) olmak üzereikiye ayrılabilir.Geleneksel süreçte, yapılan hertasarım sonunda prototip üretimyapılarak, isterlerin karşılanıpkarşılanmadığı, değerlendirmetestleri sonucunda belirlen-mekte; istenen performansınelde edilememesi durumundaise tasarım sürecine geri dönü-lüp tasarım değişikliği ve onutakip eden prototip üretime ge-çilmekte ve süreç, bu döngü

takip edilerek tamamlanmakta-dır. Her tasarımın değerlendiril-mesi için sürekli prototipüretime gerek duyulmakta; budurum da hem zaman kaybınahem de maliyet artışına yol aç-maktadır. Günümüz koşulla-rında, bu tarz bir yaklaşım kabuledilemez olsa da hâlen bu yön-temi kullanan birçok firmamevcuttur.Etkin bir şekilde kullanılan bilgisayar destekli tasarım(Computer Aided Design /CAD) ve bilgisayar desteklimühendislik (Computer AidedEngineering / CAE) süreci sa-yesinde, prototip sayısı azaltıla-rak hem zaman hem de maliyetdüşürülmesi ve ilk seferdedoğru tasarım yapılması sağla-nabilmektedir. Bu yöntem, gü-nümüzün modern ürüngeliştirme süreci olarak kabuledilmektedir.Bilgisayar destekli yazılımlar

kullanılarak parça, birim veyamekanizmanın gerçek koşul-larda maruz kaldığı yüklemelersonucunda nasıl davrandığı;her tasarım aşamasında aşağıdan yukarıya doğru çıkanmühendislik uygulama pirami-dinde olduğu gibi, uygulanıpçok hızlı bir şekilde belirlen-mektedir. Bu süreçte, iyileştir-meye gerek duyuluyor ise neyönde bir iyileştirme yapılacağınet şekilde görüldüğünden, çö-züme hızlı bir şekilde ulaşılabil-mektedir. Böylelikle isteneneniyileme (optimizasyon) yapı-larak belirlenen hedeflere ula-şılması sağlanmakta ve ilkseferde doğru tasarım elde edil-miş olmaktadır.Çoklu-fizik sonlu elemanlar ana-liz yazılımları, hesaplamalı akış-kanlar dinamiği yazılımları vb.yazılımlar kullanılarak ısı transferanalizi, titreşim analizi, mukave-met analizi, düşürme analizi, yo-

Ürün GeliştirmeSürecinde BilgisayarDestekli Yazılımların Kullanımı ve Önemi

Şekil 1. Geleneksel ürüngeliştirme süreci

Şekil 2. Modern ürün geliştirme süreci

Tolga DursunDr. Mak. Müh.ASELSAN MGEO Grup BaşkanlığıEnis Naci ÖzkanKara Sistemleri Tasarım MüdürlüğüASELSAN MGEO Grup Başkanlığı

transfer analizi, titreşim analizi,mukavemet analizi, düşürmeanalizi, yorulma analizi,mekanizma dinamiği analizi veelektromanyetik uyumlulukanalizi gibi belli başlı analizlergerçekleştirilerek eniyilenmiştasarıma ulaşılması mümkündür.Artan rekabet, firmaları;maliyet, ağırlık, ürünün pazaragirme süresi, ürün ömrü ve güve-nilirlik gibi parametreleri eniy-ilemeye zorlamaktadır.Mühendislik çalışmaları, bilgisa-yar destekli mühendislik yazılım-ları kullanılarak sanal ortamdayapılacak eniyileme ile en uyguntasarıma ulaştırılmalı ve buçalışma tamamlandıktan sonra,

üretime geçmelidir. Eniyilemeçalışması öncesinde, tüm sistem-den / üründen beklentiler, başkabir deyişle gereksinimler net birşekilde ortaya koyulmalı; üz-erinde değişiklik yapılacak olan(iyileştirilebilecek) parametrelerve tasarım kriterlerinin doğru birşekilde sistem mühendisliğitarafından belirlenmesi gerek-mektedir. Sistem mühendisliği,bu süreçte hem ürün tasarımınışekillendiren gereksinimleri or-taya koyan hem de ilgili tasarımpaydaşlarına gerekli girdileri / is-terleri sağlayan çift yönlü birmühendislik disiplini olarakkarşımıza çıkmaktadır. Şekil 4’te,tokluk (rigidity) ve ağırlıkaçısından uygulanan eniyileme(optimization) çalışmasınaörnek verilmiştir.

Bilgisayar DestekliYazılım BaşroldeBilgisayar destekli mühendislikuygulamalarında önemli bir yertutan simülasyon tipi deyorulma analizleridir. Mekanikparçalarda meydana gelenhasarların önemli bir kısmınınyorulma kaynaklı olduğu bilin-mektedir. Bu nedenle dinamik

yapılar için tasarlananparçaların yorulma ve ömüranalizlerinin / testlerinin yapıl-ması elzemdir. Ömür analiz-lerinin gerçek prototiplerüzerinde yapılması, çokmaliyetli olmakta ve fazlazaman almaktadır. Bilgisayarortamında ise bu sorun, ra-hatlıkla ortadan kaldırıla-bilmektedir. Yorulma analizleriile yapının ömür tayini ko-laylıkla yapılabilmekte; iy-ileştirilmesi gereken kısımlargörülebilmekte ve CAD/CAEkullanılarak istenen ömür hede-fine sanal ortamda ulaşılabilmek-tedir. Sanal ortamda elde edilensonuçların, elbette gerçek prototipüzerinde test edilerek de simülasy-onların doğrulanması gerekmek-tedir. Bu tür çalışmalar ile belirginoranda zaman ve iş gücü tasarrufusağlamak mümkündür.Simülasyon ve analiz araçları,savunma sanayisi uygulamalarındada geniş oranda kullanılmakta;özellikle daha ağır gereksinimleriçeren askeri standartların sağlan-masında; sorunların ya da iyileştir-ilmesi gereken parametrelerinerken aşamada belirlenmesinekatkıda bulunmaktadır.

ARGE DERGİSİ 17

Şekil 3.Bilgisayar Destekli Mühendislik Uygulama Piramidi

Şekil 4.Yapısal

optimizasyon çalışmaları [1]

MAKALE

18 www.figes.com.tr

Örnek olarak, zırhlı araçlara yönelikolarak geliştirilen atış kontrol sistemlerinin denetleç tasarımı, eni-yileştirilmesi ve stabilizasyon performansının hesaplanması konu-larında, simülasyonların, hem zamanhem de maliyet açısından çokolumlu katkı sağladığını söylenebilir. Şekil 5’te bir ana muharebe tankı-nın namlu ve kulesini yönlendir-mede kullanılan denetlece aitsimülasyona örnek verilmiştir. Busimülasyonlarda, sonlu elemanlaranaliz programı, mekanizma dina-miği analiz programı ile sayısal he-saplama ve programlama dilibirlikte kullanılmıştır.Bilgisayar destekli mühendislikuygulamalarıyla önemli kazançlarelde etmek ve rekabetçi ortamdabir adım öne geçebilmek için, el-bette ki belli başlı yatırımlara ih-tiyaç duyulur. Bunlar, nitelikli işgücü ile simülasyon ve test altya-pısıdır. Bilgisayar destekli mühen-dislik araçlarını etkin bir şekildekullanabilmek için, hem akade-mik altyapısı iyi hem de bu araç-

ları kullanabilecek yetişmiş vetecrübeli insan kaynağına ihtiyaçvardır. Etkin bir Ar-Ge ve insankaynakları yönetimi sayesinde, buihtiyaçlar karşılanabilmektedir.Nitelikli mühendis ve tasarımpersoneli, Ar-Ge’ye önem verenülkelerde, firmalar ve üniversite-lerin birlikte çalışmaları ile yetiş-tirilmekte ve doğrudan çalışmahayatına kazandırılmaktadır.İkinci unsur, simülasyon altyapı-sının oluşturulmasıdır. Firmalar,kendi ihtiyaçları doğrultusunda,gerek duyacakları yazılımları, de-taylı araştırmalar sonucunda belir-lemeli ve bunları temin yolunagitmelidir. Son olarak, test altya-pısı gelmektedir. Elde edilen si-mülasyon sonuçları, seri üretimegeçilmeden önce, gerçek prototip-ler üzerinde doğrulanmalıdır.Bunun için uygun test altyapısınaihtiyaç vardır. Test altyapısı kur-mak ya da bu tür hizmetleri verenfirmalardan destek almak da birçözüm olabilir. Maliyet açısındanuygun yöntemin, firma yönetici-

leri tarafından değerlendirilmesigerekmektedir.Günümüzde, simülasyon ve ana-liz, tasarım süreçlerinin ayrılmazparçası olmakta; zaman ve işgücütasarrufu sağlamasının maliyet dü-şürücü etkisi nedeni ile de güngeçtikçe küçükten büyüğe, Ar-Gefaaliyetleri yürüten tüm firmalardadaha yaygın olarak kullanılmakta-dır. Özellikle, kullanıcı ihtiyaçla-rının çok hızlı geliştiği ve değiştiği;sektörden sektöre farklılık göstersede ürün yaşam döngüsü içinde gü-venilirliğin / idame edilebilirliğinönemli bir etken haline geldiği ça-ğımızda, firmaların simülasyontekniklerini ve araçlarını kullan-madan pazarın ihtiyacını karşıla-masının mümkün olmayacağıdeğerlendirilmektedir.Kaynaklar:1. Manfred Fritsch,

“An Integrated OptimizationSystem For ANSYS Workbench Based on ACT”,Automotive SimulationWorld Congress, 2012.

Şekil 5.Ana muharebe tankı stabilizasyonsimülasyonu

ARGE DERGİSİ 19

CIAPE Fuarı İçin Çin’e Gidiyoruz!Pekin’de, 13-15 Eylül tarihleriarasında düzenlenecek 7. China International Auto Parts Expo (CIAPE)fuarında, FİGES olarak Türk pavyonunda standımız olacak. Çin Ticaret Bakanlığıdesteği ile Çin’de organizeedilen tek uluslararası otomotiv yedek parça, ekipman, servis ve aksesuaretkinliği olan fuarda, bu yıl,Türkiye, “Odak Ülke” (Focus Country) statüsündeyer alıyor.

FİGES ARGE GünleriDevam EdiyorBilgisayar destekli ilerimühendislik ve ARGEteknolojilerindeki gelişmeleri ve bu konudakideneyimlerimizi aktarmayıhedefleyerek geçen yıl başlattığımız “FİGES ARGEGünü” etkinlerine, bu yıl dadevam ediyoruz. Yarımşar gün sürecek ve en az 3-4 konuşmacı içerecekşekilde kurguladığımız etkinlerimizi; 5 Eylül’de İzmir,10 Eylül’de Bursa ve 10 Ekim’de ise İstanbul’dagerçekleştireceğiz. AIAC 2013’ün

SponsoruyuzODTÜ Kongre ve KültürMerkezi’nde, 11-13 Eylül 2013 tarihlerinde düzenlenecek“7th Ankara InternationalAerospace Conference -AIAC’2013” için GümüşSponsor olduk. Detaylaraaiac.ae.metu.edu.tr İnternetadresinden ulaşabilirsiniz.

Yurt Dışından KonukKonuşmacılarımızEkim-Kasım aylarında, elektromanyetik ve görüntü ve video işleme konularındaki yabancı uzmanları ülkemizde ağırlayacağız. Her biri için ayrı birer hafta ayıracağımız bu konuşmacılarımızla İstanbul ve Ankara’da etkinlikler düzenleyeceğiz.Detaylı bilgiler ilerleyen günlerde, firmamız web sitesinde ilan edilecek.

YAKLAŞAN ETKİNLİKLER

TAYSAD-FİGES Ortak Sertifika ProgramıTaşıt Araçları Yan Sanayicileri Derneği (TAYSAD) ile yürüttüğümüz çalışmaları bir ileri aşamaya taşıyarak 7 hafta sürecek bir sertifika programı açıyoruz. Bu programda, otomotiv firmalarımızda, bilgisayar destekli ileri mühendislik ve analizler konularında çalışmalar yapabilecek, “Yapısal AnalizMühendisleri” yetiştirmeyi amaçlıyoruz.Günümüzde, tasarım doğrulama süreçleri, fiziksel testler öncesinde,büyük oranda sanal ortamda gerçekleştiriliyor. Böylece, fiziksel prototiplere olan ihtiyaçlar ve fiziksel testlerin sayıları, dikkatedeğer miktarda azalıyor; bu da maliyet tasarrufunu ve tasarımda hız artışını getiriyor. Umarız, bu programla dünyanın tüm gelişmişülke ve firmalarında uygulanan bu teknik ve teknolojileri ülkemizfirmalarına kazandırabilir; bu alanda çalışmalara zaten başlamış firmalarımızın ise verimliliklerinin artışına katkıda bulunabiliriz.Programla ilgili detaylı bilgiyi şu adreslerden edinebilirsiniz:www.taysad.org.tr veya www.figes.com.tr/taysadyapisal13

Yazılım EtkinlikleriTemsilcisi olduğumuz MATLAB, ANSYS, DEFORM, IPG ve EngineSoft ürünlerine ilişkin etkinliklerimiz, önümüzdeki çeyrekte detam yol devam edecek. Çok sayıda ve seminer, çalıştay, e-seminergibi farklı formatlarda yapacağımız etkinliklerimizi, web sitemizdenveya sosyal medya hesaplarımızdan takip edebilirsiniz.

MAKALE

20 www.figes.com.tr

Gökhan CENMakina MühendisiHema Endüstri A.Ş.

Rifat YAKUTMakina Teknik Öğretmeni (Dr. adayı)Hema Endüstri A.Ş.

ÖzetTarım alanındaki mühendislik uy-gulamaları, gün geçtikçe artmakta-dır. Gelişen teknolojiyle paralelolarak traktörlerde yapılan yeni ça-lışmalar, kullanıcının konforunuarttırmaya yöneliktir. Traktörlerin,çalışma şartları altında, birçok yükve zorlamaya maruz kaldığı bilin-mektedir. Traktörü oluşturan anagruplardan birisi de şanzıman gru-budur. Şanzıman grubunu oluşturanparçalar; döküm parçalar, dövmeparçalar ve standart yan sanayi par-çaları olarak üç gruba ayrılır. Diğerparçalar gibi, döküm parçaları datraktörün, tarlada ya da bahçede ça-lışması esnasında, yük ve zorlama-lara maruz kalmaktadır. Dolayısıylakritik karakteristik olarak ifade edi-

len geometrik tolerans ve boyutla-rının uygunluğu önem arz etmekte-dir. Traktör şanzımanlarınıniçerisindeki mil ve dişli gibi birçokparçayı, paslanmalarına ya da hasargörmelerine neden olabilecek; toz,kum, çamur gibi tehlikelerden ko-rumak için, lamel grafitli dökmedemir malzemeden üretilmiş olanşanzıman kapakları kullanılır. Buçalışmada, işleme esnasında mey-dana gelen ya da gelebilecek düz-lemsellik problemlerine karşı,

kapağın gövdeye rahatlıkla monta-jının yapılabilmesi için düzlemsellikkusurunun hangi değere kadar alın-ması gerektiği, sonlu elemanlarpaket programı olan ANSYS kulla-nılarak hesaplanacak ve şanzımankapağı için gerekli olan kritik düz-lemsellik değeri tayin edilecektir.

Anahtar Kelimeler: Sonlu Elemanlar Teorisi, Döküm Mal-zemeler, Kapak Elemanlarının Düzlemselliği.

Transmisyon ÜzerineTakılan Kapağın Düzlemsellik Değerinin,Sonlu Elemanlar PaketProgramıyla Tayini

Şekil 1. Şanzımangövdesinin üzerine montajıyapılmış kapak görüntüsü

Şekil 2. Şanzıman kapağının montajlı

görüntüsü

1. GirişŞanzıman kapakları; şanzıman içe-risindeki mil ve dişli gibi birçokparçayı, dış ortamdan gelebilecektoz ve su gibi, dişlilerin çalışmasınazarar verebilecek, hasara uğratabi-lecek ya da paslanmasına nedenolabilecek etmenlere karşı koru-yan, genellikle döküm malzemelimakine parçalarıdır. Şanzıman ka-pağının, bunların dışında, trans-misyonun çalışması esnasındadışarıya yağ sızıntısını engellemekve gürültüyü azaltmak gibi fayda-ları da vardır. Üzerine montajı ya-pılan vites kolu ve fincan gibiparçalara da yataklık eder.Şanzıman kapağının şanzıman

gövdesinin üzerine bağlantısı, cı-vatalarla torklanarak yapılır. Bağ-lantı yapılmadan önce, kâğıt yada sıvı conta gibi sızdırmazlığakarşı önlemler alınmalıdır. Mon-tajı yapılacak olan işlenmiş şanzı-man gövde ve şanzıman kapakyüzeylerinin düzlemsellikleri iyiolmalıdır. Düzlemselliği kötü olanyüzeylerde boşluklar oluşacağı; buboşluklardan dolayı yağ sızıntısıolacağı; bununla birlikte, bağlantıesnasında cıvatalarla torklanma-sından dolayı boşlukların kapağıeğmeye çalışan bir davranış sergi-leyeceği ve kapak üzerinde tork-lamadan doğan gerilmelerinoluşacağı aşikârdır.

2. Şanzıman Kapağının Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Gerilme AnaliziŞekil 2’de, şanzıman kapağının altparça ile cıvatalarla montajı görül-mektedir. Burada analizi yapılacakolan şanzıman kapağının temasta ol-duğu gövdenin büyük hacimli oluşu,sonlu eleman modelini de büyük ya-pacaktır. Gövde yerine seçilen tablanın analiz sonucunu değiştir-meyeceği göz önüne alınarak dahabasit geometrili olan tabla kullanıl-mıştır. Montajda ön taraftaki boşluk,şanzıman kapağındaki düzlemsellikproblemini açıkça göstermektedir.Görülen bu montajdaki kapak ilegövde arasında 1 mm düzlemsellikhatası vardır.Montajdaki parçalar, 1. derece hexa-hedral ve 2. derece tetrahedral ele-man kullanılarak kurgulanmıştır(Şekil 3). Gövde ve kapak için 6 mmve cıvatalar için de 3 mm eleman bo-yutu kullanılmıştır. Model, 101.677adet eleman ve 157.570 adet düğümnoktasından oluşmaktadır.Kapağın, gövde üzerine bağlantısı,cıvatalar ile 90 Nm torklanarak ya-pılmıştır (Şekil 4).Mö = 0,2 x d2 x Föbağıntısından, ön gerilme değeri

ARGE DERGİSİ 21

Şekil 3. Montajın sonlu

elemanlar modeli

Şekil 4. Cıvatalar ile

kapak ve gövdenintorklanışı

MAKALE

22 www.figes.com.tr

30.000 N olarak hesaplanmıştır.Bu yüklemeler altında kapağınanalizi yapılmış olup sonuçlar de-ğerlendirilmiştir.

3. Analiz SonuçlarıCıvatalar ile gövdeye bağlantısı ya-pılan kapağın ön kısmında görülenazami deplasman 1 mm’dir (Şekil 5).Bu davranış, şanzıman kapağının

temas etmeyen, yani düzlemsellikkusuru olan bölgesinin gövde ile te-masa geçtiğini gösteriyor. Böylece,cıvata torkundan dolayı kapak eğil-meye çalışmaktadır.Gövdeye montajı esnasında, cıvatatorkuyla şanzıman kapağında mey-dana gelen eğilme davranışındandolayı, kapak üzerinde gerilmeleroluştuğu görülmüştür. Kapak,

GG-25 olarak bilinen lamel grafitlidökme demirden üretilmiştir. Lamelgrafitli dökme demirler, oldukçagevrek davranış sergileyen dökümmalzemeleridir. GG-25 lamel gra-fitli dökme demire ait teorik kopmamukavemeti, literatürde 200 ila 250MPa olarak geçmektedir.Görülen gerilme değerleri, bazı böl-gelerde 200 MPa değerinin üzerin-dedir (Şekil 6). Bu değerler, gövdeiçin kopma mukavemet değerineyakın olduğu için tehlikeli olup;lamel grafitli dökme demir malze-meler için 165 MPa değerinin üze-rindeki gerilmelerin çatlakteşekkülüne neden olduğu da de-neysel olarak yapılan çalışmalardaispatlanmıştır. Dolayısıyla şanzımanüzerinde eğilme davranışından do-layı oluşan gerilmelerin, şanzımankapağını kıracak boyutta olduğuaçıkça görülmektedir.

4. SonuçYapılan analiz neticesinde, 1 mm veüzeri düzlemsellik problemi olan şan-zıman kapakları için, gerilmelerin kırılma boyutunda olacağı anlaşıl-mıştır. Dolayısıyla şanzıman kapakparçasının, traktörün çalışma koşul-larını da dikkate alarak kopma mu-kavemet değerine göre 3 katemniyetli olabilmesi için, kapak düz-lemselliğinin 0,3 değerini geçmemesigerekmektedir.

Şekil 5. Kapak üzerinde bağlantıesnasında görülen deplasman

Şekil 6.Kapak üzerinde

oluşan gerilmeler(Maksimum

Çeki Hipotezi)

Şekil 7. Kapak üzerinde emniyet katsayısı incelendiğinde, gerilmelerin yoğunlaştığı bölgelerdeemniyet katsayısının 1,05 değerine düştüğünden dolayı emniyetsiz olduğu görülmektedir.

Zeki TOSUN* ARGE Tasarım Yöneticisi, Kale Oto Radyatör A.Ş.*Makine Yüksek Mühendisi

Kale Oto Radyatör A.Ş. 1966 yılında, İstan-bul’da kurulmuştur. Kurulmuş olduğu gündenbu yana, motorlu araçlar için motor su so-

ğutma radyatörleri ve ısıtma petekleri ile başlayanküçük ölçekli üretim, 1980’ler sonrasında hızla artmış,firma kendi alanında Türkiye’de lider üretici konu-muna ulaşmıştır.

Kale Oto RadyatörÇayırova FabrikasıKale Oto Radyatör,600 kişiden fazla de-neyimli mühendis

ekibi ve üretim kadrosu ile İstanbul ve Çayırova’dayerleşik iki ayrı fabrikada yapmakta olduğu üretim faa-liyeti ile Türk Otomotiv Endüstri’ne ve ihracat pazar-larına geniş bir ürün yelpazesiyle motor soğutmaradyatörleri, intercooler (hava soğutma radyatörleri),yağ soğutucuları, yakıt soğutucuları, kaloriferler, kon-denser, komple motor soğutma modülleri, HVAC(Isıtma, Havalandırma ve Klima) sistemlerini veyedek parçalarını sunmaktadır.

Kale Oto Radyatör ARGE MerkeziTüm alt yapısı tamamlananve yeni modern binasındahizmet veren ARGE mer-kezimiz için yapılan baş-vuru, 15 Aralık 2011tarihinde, 5746 sayılı kanu-nun hükümleri uyarıncakabul edilmiştir.

2011 yılında, ANSYS FEA yazılımının Kale Oto Rad-yatör bünyesine katılması ile birlikte, ağırlıklı olarakANSYS FEA yorulma, titreşim ve mukavemetanalizleri gerçekleştirilmiş ve çalışma-lar detaylı raporlanarak müşterileresunulmuştur. Catia V5, UG, Autodesk, Inventor, 3D modellemeprogramları ile yapılan geliştirme ça-lışmalarına ilaveten CFD ve FEA

programları ve komponent bazında radyatör, inter-cooler, kondenser ve yağ soğutucu tasarımları ya-pılmakta, aynı zamanda komple modül içinsoğutma modülü simülasyon programları kul-lanılmaktadır.Tasarım, geliştirmeve doğrulama çalış-maları kapsamında;müşteri ihtiyaçlarıdoğrultusunda, tekno-lojik gelişmeleri içe-ren, özgün modültasarımları da gerçekleştiril-mektedir. Modülün her biralt parçası için gerekli tasa-rım ve geliştirme çalışmalarıtamamlandıktan sonra, bu tasarımların uy-gunluğu test edilmektedir. Bir sonraki aşama olan pro-totip üretiminde, üretilecek soğutma ünitesinin;

basınç dayanım, ısıl performans ve ekonomik-lik özellikleri incelendikten sonra, yapılan ta-sarımların istenilen ölçülerde olup olmadığıkontrol edilerek, nihai değerlere ulaşıldıktansonra prototip ürün elde etmek için üretimegeçilmektedir. Son aşamada ise deneme üre-timleri gerçekleştirildikten sonra elde edilen

ürünlerin doğrulama testleri yapılır.

ARGE DERGİSİ 23

ARGE MERKEZİ TANITIMI

Kale Oto Radyatör San.ve Tic. A.Ş. ARGE Bölümü

MAKALE

24 www.figes.com.tr

1. GirişAbkant presler, levha metalleri bükerek şekil-lendiren ve sac işleme endüstrisinde yaygın ola-rak kullanılan makinelerdir. Bu presler, baskıişini gerçekleştiren koça gerekli olan kuvvetisağlama şekline göre sınıflandırılırlar. Sonuçolarak bir abkant pres; mekanik, pnömatik,servo-elektriksel ve hidrolik tahrikli olabilir.Abkant preslerin bilgisayar denetimli (Compu-ter Numerical Control / CNC) ve hidrolik olan-ları, endüstride en yaygın kullanılanbiçimleridir.Makine tasarımında, bilgisayar benzetim (simü-lasyon)’leri oldukça önemlidir. Bilgisayar benze-timleri, üretilecek makinenin davranışlarınıöngörmemize olanak sağlar. Bu olanak, en uyguntasarımların gerçekleştirilmesine ve üretim sonrasıhataların en düşük seviyede tutulmasına imkântanır. Ülkemizdeki makine üreticileri, mekanizmabenzetimlerinde bir noktaya kadar ulaşmıştır.Ancak ülkemiz endüstrisinde, hidro-mekanik sis-temlere ilişkin bilinen bir modelleme çalışmasıyoktur. Hidro-mekanik sistemlere ilişkin öngörü-ler, tecrübelere ve bir takım hesap tablolarına da-yalı gerçekleşmektedir.

1.1. Çok Disiplinli SistemlerFiziğin birden fazla çalışma alanını bir arada içe-ren sistemler, çok disiplinli (multidomain) ola-rak isimlendirilir. Bir abkant pres; mekanik,hidrolik, elektrik ve denetim sistemlerini birarada içerdiği için çok disiplinli bir sistemdir.Geleneksel yöntemler uygulandığında, makine-nin her bir alt disiplini, farklı bilgisayar desteklitasarım (Computer Aided Design / CAD) yazı-lımları ile tasarlanmakta, bütünsel olarak ele alı-namamaktadır.Çok disiplinli sistemler üzerinde çalışan mühen-disler, son ürünün işlevsel bir prototipine bile

sürecin son aşamalarında sahip olabilmektedir.Sistemin beklenildiği gibi çalışıp çalışmadığı,ancak sistem bütünleştirildikten sonra anlaşıl-maktadır. Sistemin tasarlandığı, gerçekleştiril-diği ve bütünleştirildiği aşamalardaki olasıhatalar da ancak son aşamada fark edilmektedir.

1.2. Model Tabanlı TasarımModel tabanlı tasarım; çok disiplinli ve karma-şık sistemlerin tasarımındaki güçlüklerin üste-sinden gelmek için kullanılan bir yöntemdir.Sistemi temsil eden bir matematiksel model,grafiksel bir blok diyagramı ortamında geliştiri-lir. Model tabanlı tasarımın sağladığı en büyükartılardan birisi, sadece son aşamada değil; tasa-rım, çevriminin her aşamasında test ve doğrula-maya olanak sağlamasıdır.Bu makalede ele alınan çalışma, tamamen Si-mulink ortamında gerçekleştirilmiştir. Model ta-banlı tasarım ile çok disiplinli dinamiksistemlerin modellenmesine olanak sağlayan veMathworks firması tarafından geliştirilen bir ya-zılım olan Simulink ortamında modeller, blokkütüphanelerinden faydalanılarak oluşturulur.Bu çalışmada, fiziksel sistemlerin modellenme-sine olanak sağlayan SimScape (Şekil 2) ve hid-rolik devre elemanlarını içeren SimHydraulicskütüphanesinden faydalanılmıştır.

Hidrolik Abkant Preslerin Modellenmesi ve BenzetimiAhmet Demirkesen* Uygulama Mühendisi, FİGES* Makine Yüksek Mühendisi

Şekil 1. Coşkunöz TeknolojiGrubu tarafından üretilen bir

hidrolik abkant pres.

2. Hidro-Mekanik Devre ModeliBu çalışmada, bilgisayar denetimli abkant pres-ler için, Hoerbiger firması tarafından tasarlanandevre şeması esas alınmıştır. Bu devre şemasıiçerisinden, sistemin dinamiğine etkisi olmayantesisat ayrıntıları sadeleştirilmiştir. Sadeleştiril-miş şema, Şekil 3’te görülmektedir. Gerçek sis-tem çift silindirli olmasına rağmen, şema teksilindir için basitleştirilmiştir

Şekil 4’te, ana model verilmiştir. Sol tarafta gö-rülen alt sistem, valflerin açıklığını denetleyendenetim alt sistemidir. Ortadaki ise hidro-me-

kanik sistemin kendisidir. En sağ tarafta isekonum, hız, basınç, debi ve güç büyüklüklerininçıktılandığı alt sistem yer almaktdır.Hidrolik devre modeli, daha kolay ele alınabil-mesi için güç, akışkan yönlendirme ve iş olmaküzere, 3 ana kısımda incelenmiştir.

2.1. Güç KısmıŞekil 5’te, modelin güç kısmı görülmektedir.1450 rpm sabit açısal hız ile çalışan sabit deplas-manlı pompa ile akışkana enerji kazandırılmak-tadır. Pompanın çıkışı, vana grubunun P hattıile; vana grubunun T hattı ise hidrolik referansile ilişkilendirilmiştir.Güç kısmı, doğrudan vana grupları ile ilişkilen-dirilmiştir. Birinci ve ikinci silindir için kulla-nılan valf grubu, tamamen eşdeğerdir. Bunedenden, Şekil 6’da da görüldüğü üzere, valfgrubunun bir kopyası oluşturulup, ikinci silindirile ilişkilendirilmiştir.

2.2. Akışkan Yönlendirme (Vana grubu)Şekil 7’de, yukarıda sözü edilen vana grubu altsisteminin içeriği görülmektedir. Alt sistemingiriş bloklarından, vanaların denetim sinyallerisağlanmaktadır. Vanaların açıklığını denetleyenbu sinyaller, denetim sistemi tarafından sağlan-maktadır. Oransal ve iki konumlu vana eyleyi-cileri ile vanaların konumları kontroledilmektedir. Ön dolum valfi ise kütüphanedehazır olarak bulunmayıp, hidrolik ilkelerine göreözel olarak modellenmiştir.

2.3. İş KısmıŞekil 8’de işi gerçekleştiren silindirler ve koçutemsil eden alt sistem açık bir şekilde görülmek-tedir. Koç, kütle-yay-damper sistemine indirge-nerek soyutlaştırılmıştır. Koçun yer değiştirmesi,koçun hızı, silindirlerdeki basınç ve debi değer-leri de dinamik olarak ölçülebilmektedir.

2.4. Parametre Kestirimi ÇalışmalarıModel içerisinde kullanılan her bir hidrolik

ARGE DERGİSİ 25

Şekil 2. SimScape

ve altkütüphaneleri

Şekil 3. Tek silindir

için basitleştirilmiş devre şeması

Şekil 4. Ana model

MAKALE

26 www.figes.com.tr

devre elemanlarının parametreleri, üretici kata-loglarından sağlanan verilerden elde edilmiştir.

Benzetim modellerinin kurulabilmesi için gerekliparametrelerden bazıları (silindir çapı, silindirstroğu, pompanın debisi, nominal çalışma basıncıvs.) doğrudan üretici kataloglarında yer almakta-dır. Ancak, bazı parametreler doğrudan katalog-lardan elde edilememektedir. Sözgelimi,vanaların geçit alanları, sistemin dinamiği üze-rinde son derece etkili olmalarına rağmen, bubilgi, doğrudan elde edilememektedir. Belirli ba-sınç farkları (ΔP) altında o vananın sahip olduğugeçirgenlik (hacimsel debi, Q), geçit alanı ile ya-kından ilişkilidir. Üretici, geçit alanı değerini ver-mektense, ΔP-Q grafiklerini vermektedir. Çünkü

Şekil 5.Hidrolik devrenin

güç kısmı

Şekil 7.Vana grubu

alt sistemi

Şekil 6. 1. ve 2. silindirin vana grubu

geçit alanı değeri, tesisatı tasarlayan kişi için ge-rekli olmayıp, çalışma grafikleri anlamlı olacaktır.Bu çalışmada, Bosch-Rexroth 4WRKE dörtyollu vananın parametreleri hesaplanmıştır.Bunun için bir deney modeli kurulmuştur. Şekil9’da da görüleceği üzere, test edilen vananın ba-sınç hattına, hem de iş hattına basınç uygulanıp,belirli bir basınç farkı (ΔP) oluşması sağlanmış-tır. İlk olarak, basınç farkı ΔP = 10 bar’a ayar-lanmıştır.Bu çalışmada, parametrelerin tahmini, optimizas-yon teknikleri ile gerçekleştirilmiştir. Bu test mo-delinde, modelin yanıtı, katalogdan doğru bilinenbir referans değeri (Tablo 1) ile karşılaştırılarak,geçit alanı değeri hesaplanmıştır. Tablo 1’de, geçitalanı değeri hesaplandıktan sonra, modelin farklıΔP değerlerine karşılık yanıtı verilmiştir.Valfin parametreleri doğru bir şekilde hesaplan-dıktan sonra, oransal vana eyleyicisinin öznite-likleri hesaplanmıştır. Şekil 10’da, kurulan testmodeli görülmektedir.

Vana eyleyicisinin modelini kurabilmek için “zamansabiti” ve “servo kazancı” değerlerine ihtiyaç duyul-maktadır. Fakat üretici kataloğunda ise eyleyicinin sa-dece birim basamak yanıtı bir eğri şeklindeverilmektedir. O halde, parametre tahminine yönelikoptimizasyon hesabı, birim basamak yanıtı öznitelikle-rine göre gerçekleştirilmelidir. Bu birim basamak yanı-tının sahip olması gereken kısıtları (Şekil 11),optimizasyon hesabı öncesinde açıkça tanımlanmıştır.Bu kısıtlara uygun yanıtı sağlayacak en uygun para-metreler (Tablo 2) elde edilene kadar, optimi-zasyon adımları tekrarlanır. Tablo 2’de verilen

ARGE DERGİSİ 27

Şekil 9. Vana parametrelerinin hesaplanmasına yönelik test modeli

Şekil 8. İş grubu

Tablo 1. Bosch-Rexroth 4WRKE DörtYollu Vananın Katalog Verileri veModel Çıktıları ile KarşılaştırılmasıBasınç Farkı Debi [L/s] Debi [L/s][Bar] (Katalog Verisi) (Model Yanıtı)10 25 25,0320 35,68 35,450 48,41 55,97

Tablo 2. Vana Eyleyicisi ParametreleriÖzellik Katalog Hesaplanan

VerisiÖlü Zaman Gecikmesi [ms] 8 --Yükselme Zamanı [ms] 6.28 --Oturma Zamanı [ms] 22,42 --Zaman Sabiti [ms] -- 9,21Servo Kazancı [1] -- 2,39

MAKALE

28 www.figes.com.tr

bu iki adet değer, doğrudan model içerisine kul-lanılmıştır.

3. Denetim SistemiBilgisayar denetimli abkant preslerde, denetle-yici ortamı olarak çoğunlukla PLC ya da ona eş-değer donanımlar kullanılmaktadır. Denetimbakış açısı ile bu sistem bir sonlu durum maki-nasıdır ve mantıksal durum denetimi ile yöne-tilmelidir. Mantıksal durum denetimi, olaytabanlı bir denetimdir ve denetlenen sistemidurum geçişleri ile yönetir.Bu model içerisine, valfleri denetleyen denetimalgoritmaları da dâhil edilmiştir. Valf komutla-rının koşullara ve olaylara göre değerleri, Tablo3’te verilmiştir.Tablo 3’te verilen durumlar, Stateflow şemaları ilemodellenmiştir ve Şekil 12’de verilmiştir.

4. Benzetim Sonuçları ve YorumlarYukarıdaki başlıklarda ayrıntılı bir şekilde tarifedilen model çalıştırıldığında, sistemin tüm di-namik yanıtı (Şekil 13) gözlemlenebilir. Kesikve kırmızı çizgilerle belirtilen zaman aralıkları, Tablo3’te verilen durum arasındaki ayrımı göstermektedir.

Şekil 10. Vana eyleyicisinin parametrelerinin hesaplanmasına yönelik test modeli

Şekil 11. Birim basamak yanıtının sahip olması gereken kısıtlar

Tablo 3. Vanaların Koşullara Göre AçıklığıKoşul/Olay 2 yollu vana 4 yollu vana Ön dolum vanası

Aşağı Ani Hızlanma 17 cm mesafeye kadar Açık %100 açık AçıkBekleme 17 cm mesafesinde 1 saniye süresince Açık Kapalı Kapalıİşlem Aşaması İş parçasına değene kadar (21,5 cm mesafe) Kapalı %43 açık KapalıTutma 1 saniye boyunca Açık %43 açık KapalıAni Geri Hızlanma 0 cm konumuna kadar Açık -%100 açık Açık

Şekil 12.Denetleyicinin Stateflow şeması

ARGE DERGİSİ 29

Bir abkant pres için önemliolan bir unsur da bir çevriminne kadar sürede tamamlana-cağıdır. Bir üretim bandındabu çevrimlerin milyonlarcadefa tekrarlanacağı düşünü-lürse aşamaların ne kadar sü-rede tamamlanacağı,tasarımcı için önemli olmak-tadır.Artık eksiksiz bir model oluş-turulduğuna göre, farklı bile-şenlerin sonuca olan etkileriincelenebilir. Sözgelimi, buçalışmada kullanılan sabitdeplasmanlı pompa yerine,basınç telafili bir pompa kul-lanıldığında, sistemin güç ge-reksiniminin önemli ölçüdeazaldığı gözlemlenir. Aynımodel, iki farklı pompa ti-piyle çalıştırıldığında, eldeedilen zaman-güç gereksi-nimi grafiği, Şekil 14’te veril-miştir.Basınç telafili pompalar, sis-temin basınç gereksiniminegöre, debi miktarını değişti-rerek enerji tasarrufu sağlar-lar. Şekil 14’teki eğrilerinaltında kalan alan hesaplan-dığında, basınç telafili pom-paların bir çevrim için yüzde28,5 enerji tasarrufu sağladığıgörülür.Aşamaların tamamlanma sü-releri ise Tablo 4’te verilmiş-tir.Tablo 4’e göre, basınç telafili pompanın, çalışmabaşarımından kayıp sağlamadan enerji tasarrufugerçekleştirdiği açıkça görülmektedir.

5. SonuçBu çalışmada, Hoerbiger firması tarafından sağ-lanan hidrolik devre şeması esas alınarak, birhidrolik abkant presin modeli geliştirilmiştir.Model içerisinde kullanılan hidrolik elemanla-rın bilinmeyen parametreleri, katalog verilerin-den faydalanarak optimizasyon yöntemleri ilehesaplanmıştır. Denetim algoritmaları ise durumakış diyagramları ile tamamlanmıştır. Doğru birmodel elde edildikten sonra, makinenin konum,hız, basınç debi, güç gereksinimi gibi dinamikbüyüklükleri incelenmiştir. Farklı bir pompatürü kullanarak da çalışma başarımından ödünvermeksizin enerji tasarrufunun sağlanabileceğigözlemlenmiştir.

Tablo 4. Aşamaların Tamamlanma Süreleri

AşamaTamamlanma TamamlanmaSüresi Süresi(Sabit-Deplasmanlı (Basınç TelafiliPompa ile) Pompa ile)

Aşağı Ani Hızlanma 1,25 s 1,25 s

İşlem Aşaması 4,3 s 4,28 sAni Geri Hızlanma 1,62 s 1,62 s

Şekil 13. Tek bir çevrimin dinamik yanıtı

Şekil 14. Farklı pompa türleri ile presin “zaman-güç gereksinimi” grafiği

MAKALE

30 www.figes.com.tr

Onur AĞDACI * Yapısal Analiz ve Tasarım Ekibi - İzmir, FİGES* Makina Mühendisi

1. GirişDiş implantları; travma, çürük, endodontik veyaperiodontal patolojiler sebebi ile çekim endikas-yonu bulanan veya kaybedilen dişlerin telafisiamacı ile atravmatik cerrahi operasyon tekni-ğiyle çene kemiklerine yerleştirilerek diş köküişlevini gören; genellikle kök veya vida for-munda, çoğunlukla titanyum ve alaşımlarındanmamul cisimlerdir.Günümüzde doğal dişlere en iyi alternatif olandiş implantlarının, işlevini daha sağlıklı bir şe-kilde yerine getirmesi ve kullanım süresince or-taya çıkabilecek sıkıntıların en aza indirilmesiamacıyla uluslararası kuruluşlar tarafından stan-dartları belirlenmiştir (Food and Drug Adminis-tration [FDA], ISO 14801). Üretimigerçekleştirilecek olan implantların, uluslararasıkuruluşlar tarafından belirlenen bu standartlarıyerine getirmesi gerekmektedir.Sonlu elemanlar teknolojisindeki gelişmeler ve

ANSYS'in bu teknolojiyi kullanıcı dostu halinegetirmesi, birçok alanda olduğu gibi, medikalalanda da çok sayıda yeniliği beraberinde getir-mektedir. Geliştirilen yeni dental implant mo-dellerinin standartlar tarafından belirlenenkoşulları sağlayıp sağlamadığı, ANSYS orta-mında simüle edilerek gözlemlenebilir. Böyle-likle test işlemi esnasında ortaya çıkabileceksıkıntılar, henüz tasarım aşamasındayken tespitedilerek gerekli düzenlemeler yapılabilir. Bu sa-yede, zamandan ve ilave testler için gereken har-camalardan da tasarruf edilebilir.Bu çalışmada, NucleOSS firması tarafından be-lirlenen dental implant modellerine, standart-larda belirtilen yükleme ve sınır koşulları,nonlinear kontak modelleri kullanılarak uygu-lanmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır.

2. Test StandartlarıISO 14801 test standardı, imal edilmiş tek ba-caklı dental implant modelleri ve bu implantmodellerine ait bileşenlerin yorulma test meto-dunu tanımlamaktadır. Genellikle farklı boyutve tasarımlardaki dental implant modellerininkarşılaştırılmasında kullanılır. Bu test standardı,bir kemik içi dental implant gövdesi ve bileşen-lerinin, "en kötü durum" koşulları altında olu-şabilecek fonksiyonel yükleme durumlarına karşıdavranışlarını inceler.Dental implant gövdesi, tutucu numune parça-sına, standartlarda belirtildiği üzere, Şekil 1’dekigibi yerleştirilir. Belirlenen yükleme değeri, den-tal implant ekseni ile 30 derecelik açı yapacakşekilde sisteme uygulanır. Belirlenen bu yüklemedeğeri, tekrarlı yüklemeler halinde uygulanaraksistemin ömrü tespit edilir. Bir dental implantınbaşarılı sayılabilmesi için, elde edilen ömür de-ğerinin, standartlarda belirtilen ömür değerin-den yüksek olması gerekmektedir. Ayrıca birdenfazla implant modeli üzerinde yapılacak benzeriçalışma ile sonuçların doğrulanması da gerek-mektedir.

Şekil 1.Yükleme durumu

Dental İmplant Analizleri

3. Nonlinear Kontak Modeli1600'lü yıllarda Robert Hook, "Hook Yasası"olarak da bilinen, kuvvet (F) ve yer değiştirme(u) arasındaki doğrusal ilişkiyi tanımlamıştır:F = KuRijitlik matrisi K, lineer yapılarda sabitken, non-lineer yapılarda yüklemeye bağlı olarak değişir.Nonlineeritenin üç temel nedeni vardır.1. Geometrik Nonlineerite: Yapılarda meydana

gelen büyük yer değiştirme sonucu rijitlikmatrisinin değişmesi (Şekil 2).

2. Malzeme Nonlineeritesi: Doğrusal olmayangerilme-gerinme ilişkisi sonucu, rijitlik matrisinin değişmesi (Şekil 3).

3. Kontak: Temas halinde olan parçaların,temas edip ayrılmaları gibi durumlarındameydana gelen değişimler sonucu, rijitlikmatrisinin değişmesi (Şekil 4).

4. Dental İmplant AnalizleriBu çalışmada, ISO 14801 stan-dardı tarafından belirtilen yük-leme ve sınır koşulları, nonlinearsürtünmeli kontak modelleri kul-lanılarak 5 farklı dental implantmodeli için uygulanmış ve defor-masyon ve gerilme de-ğerleri incelenmiştir.Dental implant mo-dellerinde, ortalama 92.000 düğüm noktası ve52.000 eleman kullanılmıştır. Dental implant-lara ait sonlu elemanlar modelleri, Şekil 5’te ve-rilmiştir.

Eleman sayısını azaltmak amacıyla "Tu-tucu Numune" katı cisim olarak model-lenmiş ve alt yüzeyi "Uzak Sınır Koşulu"kullanılarak sabitlenmiştir. Standart-larda belirtilen yükleme değeri, implantmodelinin üst kısmında yer alan ve nor-mali implant ekseni ile 30 derece açı ya-

pacak şekilde hazırlanmış yüzeye

ARGE DERGİSİ 31

Şekil 2. Geometrik nonlineerite

Şekil 3. Malzeme

nonlineeritesi

Şekil 4. Kontak nonlineeritesi

Şekil 5.Dental

implanlara ait sonlu

elemanlar modelleri

MAKALE

etki etmektedir. Dental implant modelle-rinde meydana gelen toplam deformas-yon miktarı, Şekil 6'da gösterilmiştir.

Dental implant modelle-rinde meydana gelen eşde-ğer gerilme değeri ise Şekil7’de verilmiştir.Çok parçalı T3, T4 ve T5dental implant modelle-

rinde, nonlineer sürtünmelikontak modelleri kullanılmıştır. Böylelikle bukontaklardaki ayrılma gözlemlenebilmektedir.Yükleme durumu neticesinde kontak bölgele-rinde meydana gelen örnek bir ayrılma, Şekil8’de gösterilmiştir. Kontak bölgelerindeki bu de-ğişim, dental implant sisteminin mukavemetinietkilemektedir.Elde edilen veriler ışığında belirlenen dentalimplant sistemi, ISO 14801 standartlarına göreteste tabi tutulacaktır.

32 www.figes.com.tr

Şekil 6. Toplam deformasyon

Şekil 7. Eşdeğer gerilme Şekil 8. Kontak ayrılması