2024 Peter Dornier Vakfı Ödülü Sahibini Buldu
Yenilikçi bir dokuma süreci, kabuk şeklindeki hafif bileşenler için nihai şekle yakın kumaşların kesme ve serme işlemleri olmadan tek parça halinde dokunmasını ilk kez mümkün kılıyor. Dresdenli tekstil makine mühendisi Dominik Nuß, bu projesiyle 2024 yılı Peter Dornier Vakfı Ödülü ile ödüllendirildi.
Federal Ekonomi Bakanlığı tarafından Temmuz 2024’te yayınlanan ve Almanya’da hafif yapı sektörünün ekonomik önemine ilişkin bir araştırmaya göre; 2019 yılında Almanya’da yaklaşık 360 milyar euro değerinde hafif yapı içeren ürün ve hizmet üretildi. Araştırmaya göre bu rakam, Almanya’nın toplam brüt üretim değeri içinde yaklaşık yüzde 5,5’lik bir paya karşılık geliyor. Bu rakamlar, sürdürülebilir dönüşüm için elyaf takviyeli plastik (FRP) bileşenlerin artan öneminin altını çiziyor. TU Dresden Tekstil Makineleri ve Yüksek Performanslı Malzeme Teknolojisi Enstitüsü (ITM) Dokuma Teknolojisi Araştırma Grubu Lideri Dominik Nuß, “İster uçak türbin kanatları ister bagaj kapakları, ister gemi gövdeleri veya rüzgar türbini kanatları olsun, hafif ancak stabil FRP bileşenleri çok sayıda uygulamada ağırlık, malzeme ve enerji tasarrufu sağlamaya yardımcı oluyor.” diyor. Ona göre bu uygulamalar için sıklıkla karbon veya cam kumaşlar kullanılıyor. Kendisi buluşunu şöyle açıklıyor: “Çok sayıda hafif yapı uygulaması, çözülemeyen geometrilere sahip kabuk şekilli bileşenler gerektiriyor, ancak şimdiye kadar bunlar doğrudan dokunamıyordu. Ancak bu artık değişebilir.”
Doğrudan dokuma makinesinden çıkan uçak türbin kanatları
“Karmaşık geometrilere sahip karbondan yapılmış FRP bileşenleri için takviye kumaşları üretmek, bunları manuel olarak istenen şekilde yeniden birleştirilmiş birçok küçük parçaya kesmek, örtmek ve plastikle sertleştirmek gelenekseldir.” Tekstil makine mühendisi olan Nuß’un optimize etmeye çalıştığı bu süreç, zaman alıcı ve yoğun kaynak gerektiren bir süreç. Dominik Nuß, doktorasının bir parçası olarak, karmaşık kabuk şeklindeki hafif bileşenler için aramid, cam veya karbon gibi yüksek performanslı liflerden yapılmış nihai şekline yakın kumaşların ilk kez bir bütün olarak üretilmesine izin veren tamamen yeni bir dokuma işlemi geliştirdi. Her şeyden önce Nuß, klasik kumaş çıkarma işleminden vazgeçen bir dokuma işlemi kullandı. Buna ek olarak, dokuma işlemi sırasında kumaş genişliğinin bileşen genişliğine göre ayarlanmasına olanak tanıyan esnek bir dokuma tarağı geliştirdi. Nuß şöyle açıklıyor: “Çekimsiz ve eni değişken dokuma prosesi sayesinde, türbin kanatları gibi karmaşık 3D geometriler doğrudan dokuma makinesinde üretilebiliyor, zaman alan ve atık üreten kesme ve serme işlemleri böylece tamamen ortadan kalkıyor.”
“Süreç, takviye kumaşlarının üretiminde devrim yaratıyor”
Tekstil araştırmacısı, “Kabuk Şeklindeki Kumaş Yapılarının Entegre Üretimi İçin Yeni Süreçler: Teknolojiler, Yöntemler Ve Makine Geliştirme” başlıklı tezi ile 5.000 Euro 2024 yılı Peter Dornier Vakfı Ödülü’ne layık görüldü. Bilim adamı bunun kendisi için özel bir ayrıcalık olduğunu ifade etti ve şunları söyledi: “Bu ödül benim için büyük bir onur. Geliştirdiğim makineleri üreten şirket tarafından ödüllendirilmek gerçekten çok özel bir şey; çünkü hepimizin bildiği gibi, hiç kimse alanında uzman olan bir jüriden daha eleştirel olamaz.”
Jüri başkanı ve 26 yıl boyunca Dornier’de hava jetli dokuma makinesi geliştirme departmanını yöneten Adnan Wahhoud, ödül töreninde kararı açıkladı: “Bu süreç, tamamen yeni yaklaşımlar kullanarak takviye kumaşlarının üretiminde devrim yaratıyor ve kumaş üretiminde daha önce hiç gerçekleştirilmemiş olasılıkları gösteriyor. Nuß, Dornier dokuma makinelerinin esnekliğini kullanıyor ve hafif yapı için kumaş üretiminde yeni bir standart belirliyor.” Nuß, denemelerini modifiye edilmiş bir Dornier rapierli dokuma makinesi ve Stäubli şirketinden bir Jakar makinesi üzerinde gerçekleştirdi.
Sürdürülebilirlik ve kaynak verimliliğine önemli katkı
Peter Dornier Vakfı Başkanı ve 2002 yılında vefat eden kurucu Peter Dornier’in eşi Maja Dornier, Dornier Dokuma Teknoloji Merkezi’nde yaklaşık 100 konuğu ağırlarken ödüllü çalışmayla ilgili görüşlerini açıkladı:
“Yeni dokuma süreci, modern hafif inşaat sektöründe daha fazla kaynak verimliliğine önemli bir katkı sağlıyor ve böylece sürdürülebilirliğe katkıda bulunuyor. Vakfın kurucusu Peter Dornier, doktora tezinin kumaş üretimi alanındaki yenilikçi başarıları havacılık ve uzay alanındaki hafif yapılarla birleştirmesinden büyük memnuniyet duyardı.”
İlk defa: Karbon çarpışma parçalarının tek parça halinde dokunması
Ödüllü Nuß’a göre, sadece türbin kanatları değil güvenlik kaskları için yarım kabuklar veya tüm spor ve yelkenli tekneler de ödüllü süreci kullanılarak tek parça halinde üretilebilir. Dokuma işleminin özel bir FRP uygulaması için özellikle uygun olduğunu düşünüyor: Enerji Emici Çarpışma Yapıları veya kısaca EACS. Bu tür çarpışma bileşenleri tamponlarda veya arabaların ön kısmında, uçakların tekerlek sistemlerinde, raylı araçlarda ve hatta asansörlerde bulunabilir. Genellikle metal veya karbondan yapılırlar ve bir çarpma durumunda yolcuları korumak için enerjiyi emerler. Dominik Nuß bu konuda ikna olmuş durumda: Yeni dokuma işlemiyle karbondan EACS bileşenlerine çok daha iyi bir emme kapasitesi kazandırılabilir. Törende konuşan ödül sahibi; “Şimdiye kadar önemli olan karbon kumaşın kalınlığıydı, çarpışma davranışını iyileştirmek için geometrisi optimize edilmiş bir kesit için karmaşık eğrilikler şu anda herhangi bir dokuma işlemiyle üretilemiyor.” dedi. Bu nedenle kısa bir süre önce, şimdi Vakıf Ödülü’ne layık görülen çalışmasıyla ilgili bir araştırma projesi başlattı. Dominik Nuß, karbonun, geleneksel EACS bileşenlerinden önemli ölçüde daha verimli olması gereken, optimize edilmiş kıvrım geometrisine sahip daha karmaşık EACS bileşenlerini “tek parça halinde” dokumak için nasıl kullanılabileceğini bulmak istiyor.
