Tez adı otomotiv plastik parça üretiminde taguchı ile moldflow kalıplama sürecinin optimizasyonu

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.