Zırh üretiminde kullanılan kompozit malzemelerin üretim yöntemleri ve mekanik verimliliğinin incelenmesi

Savunma sektörünün önemli branşlarından kişisel balistik koruyucuların yapımında kullanılan malzemelerin mukavemet değerleri yüksek, esnek ve yoğunluğu düşük malzemelerden seçilmesi, birçok ar-ge çalışmasında ve akademik çalışmada vurgulanmaktadır. Bu özellikler göz önüne alındığında kompozit malzemeler, zırh yapımında oldukça yaygın kullanılan malzemeler arasında önemli yer tutmaktadır. Kompozit malzemeler kullanılarak tasarlanan ve üretilen Bomba Uzmanı Elbiseleri, Bomba Uzmanlarını asimetrik savaşlarda, operasyonlarda ve şüpheli paket müdahalelerinde patlamanın etkilerinden koruyan kişisel balistik koruyuculardandır. Bu elbiselerin, Bomba Uzmanının fiziksel hareketlerini, termal ve mental durumlarını ve çalışma performansını minimum seviyede etkileyecek şekilde hafif, esnek ve koruyucu özellikleri yüksek özellikte olması gerektiği, sahada aktif çalışan Bomba Uzmanlarının görüşleri, literatür araştırmaları ve üretici firma testleri neticesinde anlaşılmıştır. Bu çalışmada, zırh yapımında kullanılan kompozit malzemelerden, fiber takviyeli kompozit malzemelerden Aramid fiber, Cam fiber ve Karbon fiber'in balistik uygulamalarda kullanılabilir olduğu ve Bomba Uzmanı Elbisesinde kullanılabilecek özelliklere sahip oldukları yapılan araştırmalar neticesinde anlaşılmıştır. Malzemelerin balistik uygulamalardaki performansının ve gelişiminin, teorik bilgiler olmasının yanı sıra deneysel çalışmaların ışığında incelenmesi ve netice olarak günümüz balistik uygulamalarına uygun amaca yönelik ihtiyaç duyulan bir malzemenin tasarlanması amacıyla Emniyet Genel Müdürlüğü Kriminal Daire Başkanlığı Bomba İmha ve İnceleme Şube Müdürlüğü tarafından kullanılmış ve emekliye ayrılmış, Kanada menşeili Med-Eng Firması tarafından üretilen EOD 9 model Bomba Uzmanı Elbisesi temin edilerek, tasarım ve malzeme yapısı fiziksel olarak incelenmiştir. vi Yapılan incelemeler neticesinde EOD 9 Bomba Uzmanı Elbisesi ısıya dayanıklı kumaş kılıfların içerisinde 22 adet, 0,25 mm kalınlığında, plain dokuma, Kevlar marka Aramid fiber malzemeler ile balistik özellik sağlandığı gözlenmiştir. Ceket, entegre kasık koruyucu, sırt koruyuculu pantolon, balistik kask ve vizör gibi ana parçalardan oluşan medium beden EOD 9 model elbise soğutucu ekipmanlar, KBRN ekipmanları ve havalandırma ünitesi gibi diğer ekipmanlar ile yaklaşık 40 kg ağırlığındadır. Bu nedenle mevcut mukavemet özelliklerinin korunarak veya iyileştirilerek elbisenin esnek hale getirilip hafifletilmesi amacıyla matris malzeme olarak epoksi reçine, fiber takviye elemanı olarak ise aynı kalınlıklarda altışar edet aramid fiber (plain dokuma, 245 gr/m2), cam fiber (plain dokuma, 200 gr/m2) malzemeler kullanılarak vakum infüzyon yöntemi ile ve prepreg karbon fiber (twill dokuma, 245 gr/m2) malzeme ile altı adet farklı dizilişlere sahip deney numuneleri üretilmiştir. Ayrıca bu malzemelerden çekme ve basma numuneleri üretilerek mekanik testleri yapılmıştır. Üretilen numuneler balistik ışığında ve NIJ (The US National Institute of Justice - Ulusal Adalet Enstitüsü) standartları doğrultusunda 9*19 mm fişek ile 5 metre mesafeden tabanca atışı yapılarak balistik uygunlukları test edilmiştir. Ek olarak Bomba Uzmanı Elbisesinin pantolon kısmında diz ile bilek arasındaki bölüm, parça tesirli, 100 gram C-4 plastik patlayıcı ile 1 metre mesafede patlamaya maruz bırakılmış ve pantolon üzerindeki patlamanın etkileri incelenmiştir. Ayrıca numunelerin mekanik verileri ışığında Solidworks programı ile katı modellemeleri çizilerek ANSYS analiz programı ile balistik testlerdeki katman kombinasyonlarına göre sonlu elemanlar yöntemi ile similasyon testleri yapılarak EOD 9 model Bomba Uzmanı Elbisesinde kullanılan aramid fiber malzemeye karşın aramid fiber, cam fiber ve karbon fiber katmanlı kompozitlerin birbirine göre olumlu ve olumsuz değerlendirmeleri yapılmıştır.