Özet

Bu çalışmada plastik parçaların tasarımında dikkat edilmesi gereken kuralları ortaya koymaktadır. Malzemesi ve yöntemi seçilen plastik mamulün çekme payları da hesaba katılarak verilmesi gerekli toleranslardan bahsedilmiştir. Delikler, yuvarlatmalar, cidar kalınlığı, ayrım hattı, kaburgalar vb. gibi ürün tasarımını etkileyen hususlarda nelere dikkat edilmesi gerektiği örnek şekillerle verilmeye çalışılmıştır.

1. Giriş

Plastiklerle tasarımdaki ilk girişimlerde, metallere uygulanan test usulleriyle elde edilmiş malzeme özellikleri ve metaller için geçerli olan tasarım kuralları kullanılıyordu. Plastiklerle metaller arasında çok büyük farklar bulunduğundan, bu durum mamullerin düşük kalitede olmasına yol açıyordu.

Plastikler, üretim kolaylığı, hafiflik ve ekonomikliğinin yanında estetik ve kendinden renklendirilebilme özellikleri en büyük avantajlarıdır. Dolayısı ile plastik mamullerin günümüz yüksek rekabet ortamında kendinden istenen işlevi en iyi şekilde yerine getirebilmesi için uygun yöntemin seçilmesi ve optimum bir tasarımın gerçekleşmesi gereklidir [1].

Günümüzde plastikler, sanayide oldukça önemli bir konuma gelmişlerdir. Artık plastikler gıdaların paketlenmesinde, ulaşıma kadar hemen hemen her sahada başarıyla kullanılmaktadır [1].

Parçaların geometrik tasarımında da dikkatli olunmalıdır. Delikler, kaburgalar, dişler gibi kısımların boyutlandırılmasında ilgili kurallara uyulmalıdır ki, kalıplama işleminden sonra çarpılma, boşluklar gibi sorunlar yaşanmasın [2].

Tasarım sırasında plastiklerin kimyasal ve fiziksel özellikleri ile ilgili temel bilgilerin bilinmesi de faydalı olacaktır. Böylece parçanın, istenen fonksiyonu başarıyla yerine getirebilmesini sağlayacak en uygun malzeme seçilebilecektir.

2. Tasarım ilkeleri

Mamul bilgisinin başarılı olabilmesi için aşağıdaki bilgilere sahip olunmalıdır.
1) Mamulün fonksiyonları hakkındaki bilgiler
2) Plastik malzemelerin davranışları hakkındaki bilgiler
3) Konuyla alakalı bütün ekonomik ve psikolojik faktörler hakkındaki bilgiler
4) Plastik işleme yöntemleri hakkındaki bilgiler
5) İşleme teknolojisi hakkındaki bilgiler

Tasarımcının imalat yöntemi bakımından daha fazla bilgi sahibi olması, daha iyi bir tasarım demektir [1].

Başarılı bir plastik ürün tasarımında aşağıdaki dört temel unsurun unutulmaması gereklidir [4]:

1) Ürünün Tasarımı
2) Ürüne en uygun plastik malzeme seçimi
3) Üretim için gerekli alet ve takımların (makine, kalıp) tasarımı, bir araya getirilmesi ve
4) Malzemelerin kalıplanması yani üretimidir.

Unutulmamalıdır ki; Her şey tasarımlar başlar. Plastik parça tasarımında yapılacak hatalar, en son üretime kadar bütün süreci etkileyeceğinin bilincinde olmamız gerekir.

2.1 Malzeme seçimi ve önemi

İstenen özelliklerin belirlemesi malzeme seçiminde en önemli kriterdir. Bunlar çekme, çentik, darbe ve katlanma dayanımları, maksimum ve minimum sıcaklık dayanımları, dış ortamın etkisi, aleve ve kimyasal etkilere direnç, aşınma ve çizilme direnci, elektriksel direnç gibi özelliklerdir [1]. Bu özellikler dikkate alınarak gerekli malzeme seçilip ona göre tasarım yapılmalıdır.
Bununla beraber, makina üreticilerinin ve kalıpçıların tasarımcılara yardımcı olmaları, plastik sanayisinin hızla gelişmesini ve başarılı olmasını sağlamıştır.

2.2 Parça fonksiyonunun tanımlanması

İmal edilecek parçanın, doğal olarak bazı faydaları olmalıdır. Parça estetik veya fonksiyonel, genel olarak her ikisini de içeren, ihtiyaçları karşılamalıdır. Tasarımda ilerleyebilmek için parçanın fonksiyonu ve parçaya etkiyen çevre şartları çok iyi bilinmelidir. Fonksiyonun tam olarak bilinmesi tasarımı kolaylaştırır.

Aşağıdaki listenin kullanılması, çeşitli tasarım faktörlerinin tanımlanmasında yardımcı olabilir [2]:

Genel Bilgiler:
* Parçanın fonksiyonu nedir?
* Birleştirme işlemi yapılacak mı?
* Parça nasıl imal edilecek?
* Alan ve hacim sınırlaması var mı?
* Kullanım ömrü ne kadardır?
* Hafiflik isteniyor mu?
* Benzer uygulamalar bulunuyor mu?

Yapısal Özellikler:
* Hizmet süresince, parçanın yükleme karakteristiği nedir?
* Yüklerin genliği nedir?
* Hizmette ne kadar kalacak?
* Hizmet süresince izin verilen şekil değişimi miktarı ne kadardır?
* Prototipi yapıldı mı veya yapılacak mı?

Ortam özellikleri:
* Sıcaklık
* Kimyasal çözücüler
* Nem
* Ortamdaki hizmet ömrü

Görünüm:
* Şekil
* Sitil
* Renk
* Yüzey işlemleri

Ekonomik Faktörler:
* Mevcut parçanın fiyatı
* Plastik parçanın tahmin edilen fiyatı
* Parçanın plastikten imali, basitleştirme, dolayısıyla masraflardan tasarruf sağlayacak mı?
* Son işlemleri ortadan kaldırmak için ve birleştirmeleri hızlı yapmak mümkün mü?

Örnek olarak, Şekil 2.1 'deki ürünler verilmiştir. İki ürün birbirinden çok farklı olup kendi kulanım alanlarına göre tasarımı yapılıp işveleri ona göre belirlenmelidir [5,6].

Şekil 2.1. Tasarım ilkeleri dikkate alınarak tasarlanmış iki farklı ürün

2.3 Toleranslar

Ürün tasarımı sırasında parçanın boyutları için verilecek toleransın tespiti bir hayli zordur ve göz önünde bulundurulması gereken pek çok faktör vardır. Temelde ikiye ayırabiliriz [1]:

1) Kalıp yöntemle ilgili:
2) Ürünün kullanım yeri ile ilgili:

Toleranslar verilirken mutlaka gerçekçi ve geniş tutulmalıdır. Plastik üreticileri bile malzeme çekmeleri için sıkı aralıklar vermemektedirler. Örneğin polipropilen için aynı parçada çekme aralığı % 1- 2.5 arası gerçekleşebilmektedir. Çeşitli termoplastiklere ait en sıkı ve tercih edilmesi gereken boyutsal toleranslar Tablo 1'de gösterilmektedir [1].
"Parçanın büyüklüğü artınca toleransların sınırının genişletilmesi gerekir."

Tablo 1. Çeşitli termoplastiklere ait en sıkı ve tercih edilmesi gereken (±) boyutsal toleranslar

Tablo 2. Çeşitli termoplastiklere ait çekme payı ve yoğunluk bilgileri verilmiştir [5].

3. Kalıplanacak ve imal edilecek parçalarda dikkat edilmesi gereken hususlar

Tasarımcı kalıplama işleminde kullanılan plastik malzemelerin özellikleri hakkında dikkatli olmalıdır.

Bu bölümde kaburgalar, çıkıntılar, yuvarlatmalar gibi tasarım kriterleri verilmeye çalışılacaktır. Şekil 3.1'de bunların özeti görülmektedir [2].

Şekil 3.1 Parça tasarımında uyulması gereken temel kurallar.