Tasarımda Yeni MalzemelerDoç. Dr. Afşın Alper CERİT

METALLER

Tasarımda Yeni Malzemeler

METALLER

• Kolay şekillendirilebilirler

• Parlaktırlar

• Dayanımları yüksektir

• Elektriği iletirler

• Isıyı iletirler

Tasarımda Yeni Malzemeler

Sfero Demir

• Sfero döküm demir 1940'lı yıllarda keşfedildi ve o zamandan beri geliştirilmesi, motor parçalardan drenaja kadar çok çeşitli uygulamalarda kullanılmasına neden oldu. Dökme demir ile aynıdır, ancak sıvı fazında birkaç malzeme eklenir, daha esnek hale gelir, paslanmaya ve daha az gevrek olma olasılığı azalır. Karbon, silikon, manganez, magnezyum. fosfor ve kükürt genellikle küçük miktarlarda eklenir, kompozisyonda ufak değişiklikler çeşitli özelliklere sahip çeşitli sünek demir malzemeler oluşturur. Yeni bir burulma testi, sünek demir raylarının kopmadan önce 90 derece bükülüp ve normal dökme demirden ne kadar daha elastik olduğunu gösterdi.

METALLER

METALLER

METALLER

Eklemeli İmalat Yöntemi

• Katmanlı Üretimi (ALM), yapısal formlar oluşturmak için 3B baskı kullanır. Ardından birbirinin üstüne çok ince artımlı katmanlar ekleyerek ve bunları bir lazer ışınıyla birleştirerek çalışır.

• Titanyum, alüminyum veya paslanmaz çelik gibi çok sayıda metal kullanılabilir ve ortaya çıkan yapılar geleneksel döküm veya plastik şekillendirmenin yerini alabilir. Bu yöntem ile, geleneksel döküm işlemlerinden kolaylıkla elde edilenden çok daha karmaşık biçimler ve şekiller oluşturabilir.

• Parçaların aşağıdan yukarıya doğru eklenmesiyle çok az atık oluşur, bu nedenle herhangi bir kesinti olmaz. Hammaddelerinin yüzde 90'ı kadarını hurdaya çıkan bazı geleneksel işleme süreçlerinden farklılık göstermektedir.

METALLER

• Airbus ortak şirketlerden biri olan EADS ile A380 jet uçakları için parçaların geliştirilmesi için çalışırken, katmanlı üretim teknikleri kullanılarak üretilebilecek 1.000'in üzerinde parçayı tespit etti. Parçaların sadece yapısal olarak farklı malzeme ve geometrilerle yapılabilmesi yakıt miktarını önemli ölçüde azaltma potansiyeline sahiptir. Kullanılabilir parçalar üretmek için iki saati bulan malzemeleri sinterlemek için 200 watt'lık bir lazer kullanılır, ancak eritme ve kalıplama metallerine kıyasla çok fazla güç gerektirmez, bu da üretim sürecinde zamandan ve enerjiden tasarruf sağlar

METALLER

METALLER

Pirinç

• Pirinç, bakır ve çinko içeren bir alaşımdır ve nispeten ince toleranslara göre işlenebilen altın renkli bir metal üretmek için birçok varyasyon halinde formüle edilmiştir. Aynı zamanda malzemeden yapılmış hareketli parçalar arasında çok az sürtünme oluşturur Bu nedenle hala dişliler, rulmanlar ve mühimmat muhafazaları için ideal bir materyaldir. Aşırı ısınan veya kıvılcımların zararlı olabileceği yerlerde kullanılır.

• Pirinç, geleneksel olarak kapı kollarını oluşturmak için kullanılan, yalnızca işlenebildiği kolaylıktan değil aynı zamanda cilalandığında ürettiği estetik etkiden dolayı da kullanılırdı. Zamanla moda değişiyor, yeni malzemeler piyasaya giriyor ve parlak pirinç kapı kolları ve itme plakaları artık daha az yaygın. Bununla birlikte, son araştırmalar cilalı pirinç in olağanüstü antimiklaviknitelikler sergilediğini ve özellikle kamu binalarında ve hastanelerde pirinç kapı kollarının kullanılmasında bir artış görebileceğimizi belirttiğini buldu.

METALLER

• Pirinçlerin sıra dışı kullanımı, müzik aletlerinde görülür. Orkestranın bir bölümünün adını materyalin çerçevesine yerleştirdiği yerdir. Örneğin bir trombonun Pirinç tüpü su ile doldurarak dondurulur ve arzulanan boyutlarda yuvarlayarak arzu edilen eğrileri oluşturulabilir . Borunun bir katı ile doldurulması, büküldüğünde çökmesini engeller ve cihazın iç hacminin eşit bir şekilde korunmasını sağlar. Titreşen havanın sütunlarını içine alan pirinç tüplerin, havadan geçerken titreşmesi. Pirinç in bu titreşimi, henüz son derece hassas bir rezonansa sahiptir.

METALLER

METALLER

Eko Pirinç

• Kurşun içeren pirinç alaşımlarından daha çevre dostu olan kurşunsuz bir pirinç alaşımıdır. Mitsubishi Shindoh Co tarafından geliştirilen Eco Brass, stres korozyonu çatlaması ve dezincification (çinko kaybı) korozyonu gibi çoğu pirinç malzemeyle yüzleşen olağan problemlerden muzdaripolmaması açısından benzersizdir. Eco Brass, kurşun yerine silikon içermekte olup, bu sadece sağlık ve çevre kimlik bilgilerini iyileştirmekle kalmamakta, aynı zamanda mükemmel bir işlenebilirlik sunmaktadır. EcoBrass'ın diğer avantajlı özellikleri, paslanmaz çelik ile eşdeğer olan dövme kabiliyeti ve yüksek mukavemet içermesidir.

METALLER

METALLER

ANTİMİKROBİYAL BAKIR

• Antimikrobiyal Bakır, patojenik mikroplara karşı savaşta en etkili dokunma yüzeyli malzemedir. Bakterilerin maruz kaldıklarından iki saat içinde yüzde 99,9'dan fazla bakteri öldürmek, hücre membranlarını metal iyonu etkileşimleri vasıtasıyla parçalayarak öldürebilir. Bu materyal için potansiyel olarak önemli bir kullanım, diğerlerinde olduğu gibi, influenza, MRSA ve salmonella enteritidis gibi enfeksiyonların yayılımı ile mücadelede yardımcı olacağı için hastanelerdedir. Kapı kolları ve masa üstleri gibi yüzeyler antimikrobiyal bakırdan yapılmışsa, bu kapsamlı testlerle desteklenmektedir. hastane enfeksiyonlarında ciddi bir azalma mümkün olabilir.

METALLER

METALLER

METALLER

METALLER

METALLER

BAKIR BANT

• Basit elektrik yada elektronik devre çözümlerinde kullanılabilirler

• Sümüklü böcekler bakırı sevmezler. Bakırla temas ettiklerinde salgıladıkları sıvı ile etkileşime girer ve elektrik çarpması meydana gelir. İnce bakır bant ile saksıların etrafında böcekler için koruma alanı oluşturulabilir.

METALLER

BAKIR BANT

METALLER

ESNEK DEVRELER

• İllinois Üniversitesi'nde çalışan mühendisler, elektronik bileşenleri birleştirmek suretiyle çok ince ve kolay monte edilen cilt benzeri cihaz platformu geliştirdiler. Aslında, geçici bir dövme altında gizlenebilir durumda olan bu sistem, verileri gizli olarak toplayabilir veya sinyalleri iletebilirler.

METALLER

ESNEK DEVRELER

• Esnek yada ince devreler dokumadır, fonksiyonlarını korurlarken eğilip bükülebilirler.

• Araştırmacılar, sensörlerde, LED teknolojilerinde, transistörlerde, kablosuz antenlerde, ev bilgisayarlarından askeri sistemlere kadar bu teknolojileri test etmişlerdir.

METALLER

ESNEK DEVRELER

• Bu tür devreler vücuttan ölçümler alarak bilgisayarlara bilgiler aktarabileceği gibi, sensörler yardımıyla kas hareketlerini sanal gerçeklik sistemlerinde anlık harekete çavirebilirler.

METALLER

METALLER

GERİ DÖNÜŞTÜRÜLMÜŞ BAKIR

• Bakır, binalar, elektrik sistemlerinde, su tesisatlarında kullanılan önemli bir malzemedir.

• En önemlisi, kolaylıkla geri dönüştürülür, bu esnada kalitesinde kayıplar olmaz, plastiklerin aksine.

METALLER

GERİ DÖNÜŞTÜRÜLMÜŞ BAKIR

• Geçmişte madenlerden çıkartılan bakırların %80 oranı halen kullanımdadır. Geri dönüştürülen malzemelerin %40’dan fazlası bakırdır.

METALLER

METALLER

ALÜMİNYUM FOLYO

• Alüminyum 0.016 mm kalınlığa kadar sürekli döküm ve soğuk haddeleme ile üretilebilir. Alüminyumun demir gibi sert metallerle karşılaştırıldığında düşük ergime noktasına sahip olduğu görülür, bu sebeple soğuk haddelemedeki basınç çoklu sıkıştırmaya ve şekil değiştirmeye yetecek kadardır.

METALLER

ALÜMİNYUM BANT

• Alüminyum 425 olarak adlandırılan, genellikle boruları sarmak, hasar onarmak ve hassas yüzeyleri toza ve neme karşı korumak için kullanılan ince ve yumuşak Alüminyum Bant üretir. Bant oldukça yansıtıcı ve parlaktır ve daha estetik veya heykel uygulamaları olması hayal etmek kolaydır.

• Son derece ince alüminyumdan yapılmıştır. Isıl iletken olup hava şartlarına ve UV ışınlarına karşı dayanıklıdır. Bu nedenle hem iç mekan hem de dış mekanlar için uygundur.

ÖzellikleriIsıl iletkenNeme ve çözücüye dayanıklıIsı ve ışık yansıtıcıAlev geçirmezUygulamalarıBoruları sarmak Koruyucu tabakalar halinde uygulanır

METALLER

Teknik Alüminyum Folyo

• Alüminyum folyo, yanmaz olduğundan ve parlak yüzeylerinin ısıyı yansıttığından, yalıtım için ateşe dayanıklı bariyerler olarak kullanılırlar. Bunlara ek olarak korozyona karşı dirençlidir, bu nedenle onları çatılarda izolasyon katmanları veya duvarlar arasında kullanımı ideal hale getirmektedir. Duvarlar kaplandığında erozyona uğramış alanların onarımına erişim olanağı zor olacaktır. Alüminyum Folyo, yangın yönetmeliğine göre yanmayan kapılarda önemli bir katmandır. Çünkü oksijenin geçmesini önler.

• Endüstride alüminyum folyolar elektrik kablolarında hem manyetik hem de radyo frekanslı emisyonların yanı sıra nem ve korozyona karşı yalıtkan olarak kullanılır.

Özellikleri

Yanmaz

Yansıtıcıdır.

Korozyona dayanıklıdır.

UYGULAMALAR

Mimari

Fiber optik ve elektrik kabloları

METALLER

METALLER

Alüminyum

• Pişirirken kullanma

• Alüminyum sülfat

• İçme suyu arıtma

• Yüksek oran

• Zehirleyici

• Alzheimer (yüksek oran)

METALLER

SüperForm Aluminyum

• Süperplastik süreç olarak da bilinen süperformasyon. bir ısı kalıplama işlemidir. Bir takım malzemeleri işlemek için kullanılabilir olmasına rağmen, Özellikle Alüminyum birleştirme ve otomobil endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

• Alüminyum levha, 450 ila 500 C derece arasında bir sıcaklığa ısıtılır, bu noktada esnek ve bükülebilir olur. Alüminyum yapılar daha sonra hava kontrol edilerek oluşturulabilir levhanın her iki tarafına baskı uygulayın. örneğin 10 vakum önceden oluşturulmuş bir alet etrafında kalıp. tabakayı bir kalıba üfleme için kullanılır. Birkaç farklı teknikler kullanılabileceği gibi Tek bir alüminyum tabakasından karmaşık üç boyutlu şekiller oluşturmak mümkündür. Süreç, aynı zamanda, tasarımcılara, mobilya ve mimari paneller için değişik geometrik formlar ve daha küçük karmaşık tasarımlar oluşturmak konusunda daha fazla özgürlük sağlar.

• SuperForm sürecinde uzmanlaşmış bir şirket, aynı zamanda alüminyum alaşımları ve karbon kompozitler için de kullanır ve böylece havacılık endüstrisi için çok daha özel ürünler üretebilir.

ÖZELLİKLERİDüzenli alüminyum levha gibi takılabilir.Kompleks geometrik 3Dmetal formları etkinleştirirUYGULAMALARMimariOtomotivUzay

METALLER

METALLER

Alüminyum Bal Peteği

• Alüminyum Honeycomb'un birçok farklı formu vardır. Düzenli altıgenlerden 10 takviyeli veya uzatılmış şekil. Yani sıra birçok varyasyonda kullanılan alüminyum tipleridir. Her varyasyon, bu çok yönlü malzeme için başka bir uygulama açıyor.

• Güçlü ve hafif. Genellikle mimari uygulamalar için kompozit sandviç panellerin merkezi bileşeni olarak kullanılır. Hafif yapıyla tutturulan güçlü kompozit panel yanlarının kombinasyonu, yalıtım kalitesiyle ve yapısal bütünlüğüyle çok sağlam bir form oluşturur. Takviye olmadan malzeme bir amortisör olarak kullanılır.

• Genel olarak. altıgenlerin düzenlemesi ne kadar sıkı olursa, sağlamlık o kadar çok olur. Havacılık uygulamalarında kullanılan alüminyum petekler yarım santimetrelik bir alanın altında Çapa, aralıkların büyüklüğü Bir panoda Ev ortamında genellikle iki santimetredir, daha az malzeme gerektirdiğinden kubbe sınıfını daha ucuz hale getirir, ancak havacılık daha da güçlüydü.

METALLER

METALLER

METALLER

KALAY (TIN)

• Esasen doğal olarak bulunan maden kasiterit’den (SnO2) elde edilir. Kalay, inceltici ve bronz gibi alaşımlarda genellikle yumuşatılabilir ve gümüşümsü metaliktir. Havada kolayca oksitlenmez ve korozyon dirençli bir malzemedir, farklı asitlik düzeylerine sahip sıvıların uzun süre temas eden durumlarda konserve endüstrisi için önemli bir malzeme hale getirir. Aslında konserve kutuları çelikten yapılır ancak kutu içerisindeki maddelerle reaksiyona girmesini önlemek için ince bir Kalay tabakası kaplanarak kullanılır.

• Kalay zehirsizdir. Yumuşak ve bükülgen, ancak dövülgen değildir.

ÖZELLİKLERİdövülebilirkorozyona karşı dirençliSüper iletkenSıfır elektriksel dirençHafif düzenli kristal mikroyapıUYGULAMALARMimariTasarımKutulama

METALLER

• Şekilde görülen kalay çubuklarını bükerseniz, kalay ağlaması denilen bir ses çıkartırlar.

• Mikroskop altında incelendiğinde neden olduğu rahatlıkla görülebilir. İç yapısı elmas, silisyum ve germanyum ile benzerdir. Birbirine yakın konumlanmış çubuk şeklinde kristaller büküldüğünde titreşim üretirler bunu sadece duymakla kalmaz aynı zamanda hissedersiniz.

METALLER

• Mimari ve tasarımda yaygın olarak kullanılan bir elementtir. Lehimlemede, gökdelenlerdeki çeliklerin birleştirilmesinde ve elektronik aygıtlarda kullanılan elemanların korumada tercih edilir.

METALLER

• Büyük ebatlı camların üretiminde de kullanılır. Kalay havuzları üzerinde kaydırılan cam plakaların düzgün yüzeylere sahip olmaları sağlanır.

• -270 C sıcaklık altında süper iletken özellik gösterir. Ayrıca sıfır elektrik direnci ile bu sıcaklıkta mıknatısları havada tutar. Buna Meissner Etkisi denilir.

METALLER

Paslanmaz Çelik İp

• Japonya'daki Habu Tekstiller Paslanmaz Çelik İpler üretiyor. İp (tekstil) ile sarılmış paslanmaz tel, ipliğe bir derece sertlik kazandırır. Şekillendirilmesine edilmesine ve şeklini korumasına izin verir. Şu anda çoğunlukla kullanılıyor olmasına rağmen etkileyici şekli olan dekoratif ipek giysiler yaratmak için. gücü ve ince çapı (sadece 40 mikron genişliğinde) göz önüne alındığında, birçok başka potansiyel kullanıma sahiptir. İç kısmında çelik tel bulunan iplik, bir mıknatısla temas ettiğinde dinamik olarak tepki verir.

METALLER

ÖZELLİKLERİ

ince çap

manyetik

şekil tutma

sert

UYGULAMALAR

Örme

METALLER

• Elastik iplikten imal edilmiştir. A-Mohr'unİletken Şeritleri kalay kaplamalı bakır teller içerir. İpler iplikler boyunca dalgalı çizgilerle uzanır böylece gerilir. malzemenin elastikiyeti bandı tellere zarar vermeden deforme eder. Şeritlerin büyük kısmı polimerik malzeme ile desteklenir. neredeyse her yüzeyde ütülenmesine izin verir (burada polimer yüzeye sıcaklık etkisiyle yapışır). iletken Bantlar çeşitli formasyonlarda bulunur. Tel geometrisinin azlığı, malzemelerin esnekliğini etkiler, daha fazla dalgalı tel daha fazla uzamayı sağlar.

METALLER

ÖZELLİKLERİ

yapıştırıcı

Elastik

Hava koşullarına dayanıklı

Metre başına elektriksel direnç

0.15 ila 0.03 OHM, kullanılan banda

bağlı olarak

UYGULAMALAR

Dokuma veya çözgü kumaş

Dar kumaşlar

METALLER

İLETKEN KAPLI FİBERLER

• Metal kaplı elyaflar standart katı metal tellere alternatif olarak geliştirilmiştir, her ince elyaf bir Polimer göbeğinden oluşmaktadır.

• Daha sonra bu fiberler, metallerin iletkenliğini, tekstilin mukavemetini, esnekliğini ve hafifliğini bir araya getirmek için demetler halinde bir araya getirilirler.

METALLER

ÖZELLİKLERİ

Kırılma mukavemeti 4.13 ila 20.50

kilogram veya 9.1 ila 46.2 lira arasında

Ayarlanabilir iletkenlik

Berilyum bakır telinin iki kat kırılma

mukavemeti

Çekme dayanımı minimum 590,000 pSI

UYGULAMALAR

Uzay

Kostüm

Mekanik

• AmberStrand® tarafından üretilen elyaflar bakır, altın, şerit veya nikel kaplı Zylon '' lifler

• Mevcut Çok çeşitli tel genişliklerinde, inceden kalına kadar liflerin birçok potansiyel uygulaması vardır.

• Örneğin: eşdeğer tellerden yüzde 80 daha hafif, uçakları kablolamada kullanılması, önemli ölçüde ağırlığı ve dolayısıyla yakıt tüketimini ve genel maliyetleri azaltma potansiyeline sahiptir.

METALLER

METALLEROriginating Technology/NASA Contribution

METALLER

METALLER

METALLER

METALLER

SIVI METAL

• Sıvı Metal, oda sıcaklığında sıvı veya kristalimsi olmayan yapıdan katıya dönüşebilen tamamen yeni yapılandırılmış bir alaşımdır.

METALLER

ÖZELLİKLERİ

Amorf

Kırılgan

Gerilme Mukavemeti

İyi sıkıştırma

UYGULAMALAR

Endüstriyel kaplama

Medikal

Askeri

Spor

• Bu yeni yöntem, titanyumla karşılaştırıldığında, bir inç çaplı çubukta 136 metrik ton bir kaldırma kapasitesine sahip yepyeni bir alaşım yarattı, aynı boyutta titanyum 80 metrik ton taşıyabilir.

METALLER

METALLER

• Alaşımın en önemli özellikleri arasında yüksek gerilme gücü, iyi aşınma dayanıklılığı, neredeyse elastik olması ve bu sayede depolanan enerjiyi yavaşça bırakabilmesi var

• sıvı metal aslında doğanın bize sunduğu yeraltı nimetlerinden faydalanarak oluşturulmuş amorf metal alaşım serisinin ticari adı.

METALLER

• İsminin çağrıştırdığının aksine oda sıcaklığında sıvı değil katı formda bulunan alaşımın en temel özelliklerine baktığımızda karşımıza son derece– yüksek elastikiyet seviyesi,– yüksek gerilim gücü– aşınmaya karşı dayanıklı oluşu,– yüksek sıcaklık değerlerinde kolaylıkla

yoğrulabilmesi ve şekil verilebilmesi, – yine elastikliğinin getirisi olarak

toplanan enerjiyi salabilmesi gibi özelliklerini sayabiliriz

METALLER

TEK KRİSTAL NİKEL ESASLI SÜPER ALAŞIMLAR

• Uçak jet motorlarındaki türbin bıçakları yüksek basınç ve sıcaklığa dayanıklı olmalıdır. ve bu nedenle geçmişte sürünme, yorgunluk. termo-teknik arıza ve sıcak korozyon sıklıkla görülmüştür. Türbin motorlarının değiştirilmesi, havayolu şirketleri için aşırı maliyetlidir. Bu nedenle. 1940'dan beri, türbin kanatları için süper alaşımların üretimi konusunda çok araştırma yapılmıştır. Gelişmiş malzeme ilerlemeleri ile Jet motorlarının genel performansı iyileştirildi. daha yüksek, daha hızlı ve daha hızlı uçmamızı sağlıyoruz.

METALLER

ÖZELLİKLERİ

Yüksek gerilme dayanımı

yüksek çalışma sıcaklıkları

UYGULAMALAR

Jet Motorları

• Tek Kristal Nikel Süper alaşımlarında son gelişme; geçmişin en iyi süper alaşımlarının yerini alıyor.

• Tek kristal nikel esaslı süper alaşımlar yüksek sıcaklıklarda ağır çalışma koşullarında yüksek performans gösteren yüksek maliyetli (bir adet türbin kanatçığı≈ 40.000$) özel alaşımlar olarak tanımlanabilir.

METALLER

• Bu nedenle tek kristalli nikel esaslı süper alaşımlar özellikle gaz türbin ve havacılık endüstrisinin yoğun ilgisini çekmektedir. Bir uçak motoru ağırlığının %40-50 oranında nikel esaslı alaşımların kullanılması konunun teknik ve ekonomik önemini ortaya koymaktadır.

• Türbin sistemlerinin yüksek sıcaklık kesitlerinde kullanılan tek kristal süper alaşımların en belirgin özellikleri ergime noktalarına yakın (0,8Tm) sıcaklıklarda uzun süre çalışabilmeleridir

METALLER

METALLER

METALLER

METALLER

Termo Bimetaller

• Termo bimetaller kendi kendine şekil değiştirebilen yapılardır, farklı metal alaşımlarıyla birlikte ince tabakalı kabuk oluştururlar. Beraber ısıtılıp farklı ısıl genleşme katsayılarının genişleyen iki metaldir, biri diğerini bükerek şekil alır. Bir Thermo-bimetalik yapının bileşimi dikkatli bir şekilde kontrol edilirse, bu çarpıklıklar yararlı ve gömülü bir yapısal tepki sağlayabilir.

METALLER

ÖZELLİKLERİ

Akıllı malzeme

Isı ~ duyarlı

UYGULAMALAR

Termometreler

Ürün tasarımı

Mimari

• Güney California Üniversitesi'ndeki Doris Sung, bu malzemelerin potansiyelli binalar için kaplama olarak araştırılmaktadır. İç ve dış arasındaki sıcaklık farkına göre otomatik olarak havalandırma başlatır. Araştırma, bir binanın nefes almasını sağlayan cephe panellerin ortaya çıkmasına öncülük etmiştir. Bu tür fayansların ayrıca bir güvenlik aleti olarak kullanılma potansiyeli vardır, yangın durumunda havayı binanın dışına kapatır.

METALLER

METALLER

Mikro Kafes Metal

• Bu metalik malzeme, 2011’den buyana dünyanın en hafif katısı unvanını taşıyan aerojelitahtından etmiştir. Bu metal mikrokafesi oluşumunda çok küçük düzenli borular içermektedir. Bu boruların çeperleri 100 nanometre çapındadır.

METALLER

ÖZELLİKLERİYüksek güçSıkıştırmadan sonra %99.9 şekli düzelir UYGULAMALARUçak bileşenleriAmortisörler

METALLER

Mikro Kafes Metal

• Yapı, nikel-fosfor alaşımının bir polimer iskele üzerine çökeltildiği kalıplama yöntemi kullanılarak üretirilir. Polimer daha sonra metalik çerçeveyi içerisinden uzaklaştırılır. Bu formda, nikel-fosforlu alaşım, dökme mudaili ile belirgin olarak farklı özellikler sergiler. Nikel-fosfor normalde oldukça kırılgandır ancak mikrokafes yapısında düzenlendiğinde, çatlaklar yayılımı ciddi şekilde kısıtlar ve sonuç olarak daha elastik nihai bir şekle dönüşür.

METALLER

METALLER

METALLER

aerojel

• Aerojel dünyanın en hafif ve yoğunluğu en düşük katı cismidir öyle ki %99.8 i havadan oluşur yani neredeyse tamamı havadan oluşur. Aerojelin bu kadar büyük bir kısmı havadan oluştuğu için bir gramının yüzey alanı 250 m² kadar çıkabiliyor bu kadar büyük bir yüzey alanıysa süper-yalıtkan bir malzeme olmasını sağlıyor. Aerojeller 1300 derece ısıya kadar dayanabilmektedir. Aerojellerin tüm yüzeyi delikli porlardan oluşmaktadır ve bu porlar sayesinde kinetik enerjiyi emer kurşun geçirmezler.

METALLER

ŞEKİL HAFIZALI ALAŞIMLAR

• Şekil hafıza alaşımları şekillerini hatırlayabilen akıllı metallerin genel bir sınıfıdır. Deforme olduktan sonra geçiş sıcaklıklarının üstünde ısıtmak veya elektrik yükü uygulamak orjinal haline geri dönmesini tetiklenir.

METALLER

ÖZELLİKLERİ

Akıllı malzeme

Otomatik anahtar olarak işlev

görebilir

Farklı özellikler için

tasarlanmış

UYGULAMALAR

Yanıtlayıcı araçlar

Anahtarlar

Tetikleyici (actuator)

• Şekil hafıza alaşımlar 1930'dan bu yana her gün kullandığımız su ısıtıcıları gibi araçlarda kullanılır. Bu malzemeler su kaynadığında ısıtıcının kapanmasını sağlar. Bu alaşımdan yapılan yayların düğmeye uyguladığı basınç sonucu sıcaklıkta değişim yapmayı sağlar. Su ısıtıcılarında önemli özellik gösteren bu malzemeler kalp kapakçığı ve aktüatörler de oldukca etkilidir. Bu malzemeler geleneksel endüstri ve sağlık uygulamalarında kullanıldığı gibi sanat ve dizayn amaçlı kullanım henüz yeni başlamakta.

METALLER

NiTiNOL

• Nitinol, titanyum ve nikel alaşımlarıdır. Şekil hafıza alaşımlarda sıklıkla tercih edilir. Bu metallere kolayca birçok şekil verilebilir ama belirli sıcaklıklarda ısıtıldığında başlangıçtaki şekillerine geri dönerler.

• Nitinol aynı zamanda şekil hafıza özellikleri ile düşünüldüğünde, insan atardamarını açık tutmak için tasarlanmış, kalp krizi ve inmelerini önleyen stentler için mükemmel bir malzemedir ve yüksek elastiklik ve biyouyumluluk gösterir.

METALLER

ÖZELLİKLERİ

Süper esneklik

Şekil belleği

Oldukça biyouyumlu

UYGULAMALAR

Kalp stentleri

Tıbbi kablolar

• Soğutulmuş stentler kalıcı implantasyonlar için tasarlanmıştır. Kan damarına girdikten ve vücut sıcaklığına ayarlandıktan sonra yaylar açılır, tasarlanan boyutlarına doğru genişler ve plak arteryelduvara doğru tutturulur.

• Stentler, zayıf damar duvarını takviye etmek içinde önemlidir ve genişliği dar olan damarları genişletmek için hayati önem taşımaktadır.

METALLER

METALLER

MANYETİK ŞEKİL HAFIZALI ALAŞIMLAR

• Manyetik şekil hafızalı alaşımlar (Ferritikmanyetik alaşım olarak da bilinir.) bir kez deforme olduktan, manyetik alana maruz bırakıldıklarında tam olarak orijinal biçimlerine dönerler. Örneğin; sıkıştırma işleminden sonra bir elektromıknatısa maruz kalma, materyalin uzamasını görür ve orijinal şeklini geri kazanır.

• Manyetik Şekil Hafızalı Alaşımların uğradığı şekil değişimi çok hızlı ve hassas bir şekilde gerçekleşir ve onları tam pozisyon kontrolü gerektiren robotik silahlar gibi yüksek teknoloji uygulamaları için mükemmel hale getirir. Örneğin, BasqueCountry Üniversitesi'ndeki araştırmacılar onları nanometre cinsinden ölçülen doğruluklara göre işlem yapılmasını gerektiren hassas görevler yapabilen prototip robot kolları geliştirmek için kullandı.

METALLER

Özellikleri

Villari Serumu (Inverse

magnetostrictive) etkisi

Kontrollü yay özellikleri

Manyetik Şekil hafıza etkisi-

her biri 6’dan fazla (manyetik

alanda uzama)

Uygulamaları

Titreşim sönümleyiciler

Sensörler

Enerji düşürücü elektronik

devreler

Mühendislik

MANYETİK ŞEKİL HAFIZALI KÖPÜKLER

• Nikel, manganez ve galyumun alaşımları kullanılarak manyetik şekil hafızalı köpükler geliştirildi ve üretildi. En büyük faydası, benzer ürünlere kıyasla daha hafif ve daha düşük maliyetli yapıların elde edilmesidir.

METALLER

Özellikleri

Sağlam,

Harekette azalma olmadan

tekrardan aktifleştirilebilir.

Uygulamaları

Hızlı yönetilen aktivatörler

Sonar cihazı

Elektromanyetik sensörler

mikrobotikler

• Bu alaşım şekil hafızalı alaşımlar için yeni karakteristikler ortaya koymaktadır; manyetik alana maruz kaldığında şekli değiştirir, aynı alandan çıkarıldığında şeklini korur. Fakat manyetik alan yönüne 90 derece döndürüldüğünde eski orijinal konumun geri döner. Sonuç olarak imkan dahilinde bu malzemeler, çoklu parçalardan yapılmış maliyeti yüksek cihazların yerine geçebilir. Zaten gözenekli yapıda olan köpüğe küçük gözenekler getirmek özelliklerini daha da geliştirir.

METALLER

METALLER

METAL KÖPÜK

• Metal köpükler, açık ve kapalı hücre şekillerinin her ikisinin yapısı ile metallerin avantajları birleştirilmiştir. Burkulma durumunda özelliklerini koruyabilmesi ve hafif olması sebebiyle, , otomobil parçaları ve ortopedik uygulamalar için kullanışlıdır.

METALLER

Özellikleri

Yüksek su geçirgenliği

Düşük spesifik yoğunluk

Hücre çapı 0.3-5 mm

Gözeneklilik %70-95

m3’te 4000 m2’den fazla

ayarlanabilir iç yüzey

Uygulamaları

Burkulma bölgesi malzemeleri

Otomobiller

• Foamet, toz metalurjisi yöntemi ile üretilmiş açık hücreli Metal köpüktür. Foament bu işlemi kullanarak, neredeyse tüm sinterlenebilen metal tozdan yapılabilmektedir. Kapalı hücre yapılı köpükler, bir gaz enjeksiyon işlemi ile metalde baloncuklar oluşturulmasından daha yaygındır ve sonuçta gözenekli olmayan malzeme su üzerinde yüzdürülebilir.

METALLER

METALLER

TİTANYUM KÖPÜK

• Alman endüstriyel medikal araştırma firması Fraunhoferkırılan veya zarar gören kemiklerin yerine geçen Titanyum köpükler tasarladı. Açık bir köpük yapısından yapıldığı için bu köpük, matriste büyümek için var olan kemik hücrelerini korur. Böylece iskelet yapısının bünyesine dahil edilir.

METALLER

Özellikleri

Kemiklerle kolay birleştirilebilir

Esnek

Düşük korozyona sahip

Uygulamaları

Biyomedikal İmplantlar

Kırılmış veya Zarar görmüş

kemiklerin yerine geçme

• Titanyum kemiklerle kolay birleştirilebilir ve düşük korozyona sahip olduğundan medikal implantlarda uzun zamandır kullanılmaktadır. Fakat titanyum çubukların kullanımı problemlere sebep olmaktadır çünkü metal insan kemiğinden daha serttir. Bunun sonucunda mekanik olarak uygunsuzluk ve kırılmalara neden olur. Katı metal yerine köpük eklemek iki avantaja sahiptir: vücut yapısı boyunca büyüyebilir, güçlü bir bağ oluşturur ve köpük; insan kemiğine benzer şekilde yük taşıma faaliyetleriyle baş edebilecek kadar esnektir.

METALLER

• TiFoam, markalı, bir bağlayıcı ve çok ince titanyum tozu ile açık hücreli poliüretan köpük doldurularak yapılmıştır. Titanyum bir kez bağlandıktan sonra poliüretan buharlaşır. Bu köpük aslında metal köpükten ziyade bir köpük dökümüdür, bir Polimer köpüğünün olabileceği şekilde oluşturulmuştur. Artık titanyum, insan kemiği yapısı gibi süngerimsi hale gelene kadar ısıtılır ve sıkıştırılır. Aslında, implant hemen kemikle bağlanmaya başlar ve hastalar onu hemen kullanmaya teşvik edilir, çünkü bunu yapmak titanyum yoluyla büyümeyi arttırır ve bu nedenle genel yapıyı güçlendirir.

METALLER

• Titanyum kemik implantı

METALLER

İÇİ BOŞLUKLU KÜRESEL YAPILAR

• İçi boş küre yapıları küresel taşıyıcıların etrafında ayarlanabilir ve mühendislik gözenekli bir metal köpük türüdür. Yüksek yüzey alanı ve yuvarlak yapılar ağırlık oranına karşı son derece yüksek bir mukavemete sahip olduğu anlamına gelir. Hollomet"Globomet" adlı bir ürün üretiyor. Toz halindeki metalin ince katmanlarıyla yuvarlak bir polistren topun kaplanmasıyla oluşturulur. Daha sonra toz sinterleme ile birleştirilir. İşlem esnasında polistiren yakılır ve yalnızca etrafında erimiş metalden oluşan gözenekli bir katman bırakılır ve bu nedenle "Hollow Sphere" adı verilir. Et kalınlığı milimetrenin onda birkaçı ile 1 mm arasındadır.

METALLER

Özellikleri

1.5-10 mm çap

Et kalınlığı >20 micrometre

Klasik araçlar kullanılarak % 40-70

aralığında katılardan daha hafif

üretilir.

Uygulamaları

Uçak

Rulmanlar

Şu anki metal uygulamalarında daha

hafif

METALLER

CAMLAR

Tasarımda Yeni Malzemeler

Ekolojik Cam

• Temas ettiğimiz camların çoğu yüzdürme yöntemi ile üretilmektedir. Erişilen en ince kalınlık düz camlarında 0,1 mm kalınlığındadır-bir kâğıdın kalınlığı kadar- ACG tarafından Japonya’da üretilmiştir.

CAMLAR

Özellikleri

Kalınlığı 0.03-1.1 mm

seramik yakınında genişleme

katsayısı

yüksek seramik direnç

Sipariş için şekil ve ebatla

özelleştirilebilir.

Uygulama alanları

Ekranlar

Mikroskop kızakları

• Bu yöntemde ergimiş cam bir kalıp içerisinde doldurulur ve kalıbın içerisinden taşarak aşağı doğru akmasıyla düz cam elde edilir. En büyük avantajı herhangi bir yüzeyle temas etmediği için temiz ve berrak bir görüntü sağlar. Yerçekimi, dökme ve çekme hızını kontrol edilerek cam kalınlığını ayarlanabilir ve ince cam ekranlar 0.03 mm’yakadar hassar üretilebilmektedir (Schott’un D363T’si).

CAMLAR

• Schott’un D363T’si ağır metal içermeyen renksiz, dolayısıyla "eko" özellikli, borosilika camdan yapılmış bir üründür. Ağır metalleri ortadan kaldırmak, geri dönüşümde dahil olmak üzere camın üretimini çevreye daha az zararlı hale getirir.

CAMLAR

Add Your Title

CAMLAR

Add Your Title

CAMLAR

BÜYÜK ÖLÇEKLİ DÜZ CAMLAR

• Cam panelleri daha büyük yapmak, cam bileşiminde veya yeni üretim süreçlerinde değişikliğe ihtiyaç duymamakta, sadece üretim mekanizmalarının daha büyük olarak ölçeklendirilmesini gerektir.

CAMLAR

ÖZELLİKLERİ

• Tabakalı

• Temperlenmiş

Uygulama Alanları

• Mimari

• Bu temperli ve lamine cam panelleri yaklaşık altı metre boyundadır, New York'ta 15 Union Square West için Perkins Eastman mimar tarafından kullanılmıştır. Bu ölçekteki camın imalatı için Avusturya'da yeni büyük bir fabrika inşa etmek zorunda kaldı. Cam, çift katlı ferah yaşam alanlarını sorunsuz bir şekilde oluşturmakta ve daha az sayıda birleştirme ve sabitleme ile cepheleri daha üniformhale getirmetedir.

CAMLAR

Add Your Title

CAMLAR

• Dünyadaki en büyük kesintisiz camları, Sydney'deki Apple Store'da kurulmaktadır. Bu camlar on metre yüksekliğindedir.

CAMLAR

İZOLASYONLU CAMLAR

• Yalıtımlı Camlar, örneğin üçlü sırlı veya asal gazla doldurulmuş çift paneller, binalar için son derece verimli bir yalıtım görevi görebilir.

• Çift camlı panelleri, argon, kripton veya ksenon gibi asal gazlarla doldurarak, kurutulmuş hava yerine panelden ısı taşınımı büyük ölçüde engellenir.

• Soygazlar aşırı inerttir, bu da kolayca reaksiyona girmediği anlamına gelir ve kolayca ısı aktaramazlar.

CAMLAR

Özellikler• Isıl sertleştirme için uygun

• Argon dolu: havadan% 34

daha düşük termal iletkenliğe

sahip

• İlave kaplama ile birlikte ısı ve

güneş koruması için kullanılır.

• Çevre dostudur

• 40db'e kadar ses yalıtımı

sağlar.

Add Your Title

CAMLAR

Add Your Title

CAMLAR

ŞİŞİRİLMİŞ CAMLAR

• Sanatçıların camın mekanik özelliklerini anlamasıyla, yeni tasarımlara ve yenilikçi yapıların oluşturulmasına öncülük etmiştir.

• Szosz isimli sanatçı, sıcaklık yardımıyla düz camları köşesinden yapıştırıp, içine basınçlı hava vererek şişirerek daha önce denenmemiş bu yöntemle farklı heykeller ortaya koymuştur.

CAMLAR

Özellikleri

• Heykel yapımında

kullanılmaktadır.

• Isıtıldığında elastiktir.

• Kırılgandır.

CAMLAR

BOROSİLİKAT CAMI

CAMLAR

Özellikleri

• Isıya dayanıklı

• Yüksek erime sıcaklığı

• Termal genleşme katsayısı,

soda kireci camının yaklaşık

üçte biri

• Termal şok direnci

Uygulamaları

• Heykel yapımı

• Laboratuvar malzemeleri

üretimi

• Borosilikat Cam, bor oksidi ile katkılı silikadan yapılır. Borun eklenmesi, yüksek sıcaklık direnci yüksek ancak çalışılması ve şekillendirilmesi zor bir cam ortaya çıkartır.

• Bu cam türü 19.yy sonlarında Otto Schotttarafından geliştirilmiş ve Corning firması tarafından PYREX markasıyla 1915 yılında piyasaya sürülmüştür.

• Fırın, mikro dalga ve dondurucular gibi sıra dışı sıcaklıklarda kullanılan soda-kireç camları aşırı termal genleşme sebebiyle çatlamakta yada kırılmaktadır. Bu nedenle BorosilikatCam, laboratuar cam eşyaları gibi, test tüpleri, şişeler, beherler ve damıtma odaları imalatında yaygın olarak kullanılır.

Add Your Title

CAMLAR

Add Your Title

CAMLAR

Add Your Title

CAMLAR

TEMPERLENMİŞ CAMLAR

• Temperleme süreci mukavemeti ve tokluğu arttırır ve cam içi stres meydana getirilerek şaşırtıcı derecede dayanıklı hale gelir.

• Camın sertleştirilmesi için kullanılan en yaygın yöntem ısıtma ve soğutma işlemi içindir, ancak camın kimyasal olarak işlem görmesi daha yaygın hale gelmiştir ve daha sert bir cam üretmektedir.

• Cam üzerine uygulanan yüzey gerilimi arttıkça, parçalanma parçaları daha küçük olur. Bu küçücük parçalara bölünen küçücük külçe benzeri parçaların keskin sarsıntılı cam parçalarına kıyasla ufalanan bir bisküvi gibi davrandıkları yaralanma riskini azaltır.

CAMLAR

Özellikler

• 100MPa üzeri basınç

dayanımı "Güvenli cam"

olarak tanımlanabilmek

için

• Temperli camın sıkıştırma

mukavemeti 69MPa‘’dır

Uygulama Alanları

• Mimaride

kullanılmaktadır.

CAMLAR

KENDİNİ TEMİZLEYEN CAMLAR

• Kendini temizleyen cam iki aşamalı bir süreçte kirden kurtulur. Bir fotokatalik tabaka ile kaplanır, kiri parçalamak için güneş enerjisinden yararlanır. Ayrıca hidrofiliktir (suyu sever), yani yağmur yağdığı zaman damlalar yüzey kaplamasının üzerinde hızlıca yayılır ve su kiri yüzeyden tamamen arındırır.

CAMLAR

CAMLAR

SÜPER SAĞLAM CAMLAR

• Gorilla cam, özel cam tasarımcısı ve üreticileri Corning tarafından hazırlanmıştır. Bugün piyasada kullanılan en sağlam camdır ve çoğunlukla elle kullanılan multimedya cihazlarının ekranlarında, çiziklere karşı hatta günlük kullanımda kırılma riskine maruz kalan ekranlar için kullanılır.

• İkinci nesil cam aslında yüzde 20 daha hafif ve daha incedir, ince taşınabilir cihazların üretimi için çok umut verici bir malzemedir.

CAMLAR

CAMLAR

• Bu camları üretmek için çalışmalar 1960'lı yıllarda yapılan araştırmalara dayan maktadır. Gorilla camlar arabanın ön camlarını daha güvenli hale getirmek için kullanıldı, ancak bu tür büyük levhalar üretmenin maliyeti yüksekti.

• Akıllı telefonların keşfi ve mobil dokunmatik ekran teknolojilerinin patlaması ile Corning'in materyali yeni ve yaygın bir kullanım bulmuştur. Gorillacamları, silisyumdioksit alüminosilikattantaşma, aşağı kaydırma işlemi kullanılarak üretilmiştir.

CAMLAR

• Her levha erimiş cam oluktan çekilirken, yarım milimetre kalınlığın biraz üzerindedir. Bir iyon değiştirme işlemi ile güçlendirilmeden önce Alüminosilikat camdaki sodyum iyonları, sıcak bir tuz banyosuna batırarak potasyum iyonlarıyla değiştirilir. Potasyum iyonları sodyumdan daha büyük olduğu için cam yoğunluğu artar ve ardından tokluk artar.

CAMLAR