Burun Konisi Kalıbı

TEKNOFEST 2026 için geliştirdiğimiz Kılavuz Kaizen roketinin burun konisini, kendi atölyemizde ürettik. Bunun için tasarladığımız 3B baskı kalıp seti toplam on iki parçadan oluşuyor: altı parça dişi kalıp, üç parça erkek kalıp ve erkek kalıbı içeriden dolduran üç parça çekirdek. Aşağıda hem kalıbı bu şekilde kurgulama gerekçelerimizi hem de üretimin nasıl ilerlediğini anlatıyoruz.

Ürettiğimiz parça

Burun konisi 370 mm boyunda, tabanı Ø129 mm olan bir tanjant ojiv. Formu seçerken belirleyici olan hız aralığımızdı: roket Mach 0,9 civarında, transonik bandın hemen altında seyrediyor ve ojiv bu aralıkta sürüklemeyi düşük tutuyor. Konik ya da Haack türevi formlar da masadaydı, ancak ojiv üretim hatalarına belirgin biçimde daha toleranslı. Kalıp işi zaten yeterince zorken geometrinin de bize direnmesini istemedik.

Omuzluğun ölçüsü gövdeden geliyor. Gövde tüplerimiz Ø129 dış, Ø125 iç ölçüsünde olduğu için omuzluk doğrudan gövdenin içine oturuyor. Bu birleşim aynı zamanda birincil ayrılma bölgemiz: sıcak gaz üreteçlerinin oluşturduğu basınç emniyet pimlerini keserek ayrılmayı başlatıyor. Dolayısıyla burada sıkı geçme kullanamazdık, birleşimi boşluklu geçme olacak şekilde tasarladık.

Et kalınlığı ise bir güvenlik payı kararıydı. Teorik hesap 1,7 mm'yi yeterli buluyordu, ama KTR aşamasında bunu tüm gövdelerle birlikte 2,0 mm'ye çıkardık. Atölye imkânlarımız ve kalıplama hassasiyetimiz sınırlıydı; üretimden kaynaklanacak bir zafiyete yer bırakmak istemedik. Kalıptaki 2 mm'lik boşluk doğrudan bu kararın karşılığı.

Kalıbın kurgusu

Üç takım birlikte çalışıyor. Cam elyaf kumaşları elle sardığımız gövde erkek kalıp; dış yüzeyi, üreteceğimiz parçanın iç yüzeyine karşılık geliyor. Sarım bittikten sonra üzerine kapatıp cıvataladığımız dişi kalıbın kavitesi ise burun konisinin dış yüzeyini oluşturuyor. İkisi arasında kalan 2 mm, laminatın kendisi. Üçüncü takım olan çekirdekler erkek kalıbın içine giriyor ve boşluksuz oturuyor; görevleri, dişi kalıbı cıvatalarla sıktığımızda 4 mm kalınlığındaki erkek kabuğun içeri çökmesini engellemek.

Her üç takımı da eksen boyunca üçe böldük: burun ucu, gövde ve omuzluk. Bunun sebebi baskı hacmiydi. Konik 370 mm, omuzlukla birlikte 570 mm; tek parça basmak mümkün değildi. Parçaları yazıcının 256 mm'lik hacmine göre ayırdık ve on iki parçanın hiçbiri en uzun kenarında 255 mm'yi geçmiyor — en büyüğü olan dişi gövde yarımı tam 255,00 mm ile sınırın hemen altında duruyor. Dişi kalıbı buna ek olarak ayrılma düzleminden iki simetrik yarıya da böldük, çünkü kapalı bir kabuk üretiyoruz ve kalıbın açılabilmesi gerekiyordu.

Erkek kalıbı dolu basmak istemedik; yalnızca gövde bölümü için 2,5 litre malzeme gidecekti. Bunun yerine ikiye ayırdık. Dıştaki 4 mm'lik kabuk %100 dolulukta basılıyor, çünkü yüzeyi zımparalanacak ve boşluksuz olmalı. İçteki çekirdek ise %30 doluluk ve sekiz kat duvarla yetiniyor; ondan beklediğimiz tek şey basma yüküne dayanması. Hassasiyeti kabuk veriyor, kuvveti çekirdek taşıyor, malzeme üçte birine iniyor. Dişi kalıbı da benzer mantıkla, kaviteyi 40 mm sabit kalınlıkla saran bir kabuk olarak modelledik ve %40 dolulukta bastık — cıvata sıkma yükü altında eğilmemesi gerekiyordu, ama düz bir blok basmanın da anlamı yoktu.

Ayrılma düzleminde iki ayrı sistem var, çünkü hizalama ile sıkıştırma farklı işler. Konumu tutan hizalama pimleri 2 mm yüksekliğinde ve kavitenin iki yanında ikişer sıra hâlinde diziliyor: gövde yarımında 52, uç yarımında 33, omuzlukta 14 adet. Kuvveti veren cıvatalar ise flanş boyunca yerleştirilmiş Ø4,3 mm deliklerden geçiyor; toplamda otuz üç civarı M4 cıvata-somun. Basılmış plastik bir kalıpta çarpılma kaçınılmaz olduğu için hizalamayı tek noktaya bırakmak istemedik, mümkün olduğunca çok noktaya dağıttık.

Bütün set toplamda 8,9 litrelik bir hacim tutuyor; bu reçeteyle dört kilo civarı filament demek. Kalıbın kendisi başlı başına bir üretim işiydi. Parça bazlı baskı ayarlarının tamamı ekteki “Baskı Detayları” belgesinde.

Baskı ve üretim

Kalıbı Bambu Lab bir yazıcıda, 0,2 mm nozzle ile ve ABS filamentle bastık. İnce nozzle tercihi yüzey kalitesi içindi: kalıp yüzeyi doğrudan parçaya geçtiği için katman izlerini olabildiğince küçük tutmak istedik. Karşılığında baskı süresi ciddi biçimde uzadı.

KTR raporunda burun konisi için vakum infüzyon planlamıştık, ancak uygulamada bu yönteme gitmedik; parçayı elle yatırma ve kalıpta sıkıştırma ile ürettik. Önce kalıp yüzeylerini kademeli zımparayla pürüzsüzleştirip kalıp ayırıcı uyguladık. Ardından cam elyaf kumaşları parçalar hâlinde keserek erkek kalıbın üzerine elle sardık ve dişi kalıbın iki yarımını sarımın üzerine kapatıp M4 cıvatalarla sıktık. Sıkıştırma, laminatı erkek ile dişi arasındaki 2 mm'lik boşluğa oturtuyor: fazla reçine dışarı atılıyor ve et kalınlığını kalıbın kendisi belirliyor. Parçayı bu hâliyle kürlenmeye bıraktık.

Kalıptan çıkarma kısmı baştan hesaptaydı. Burun konisi kapalı bir kabuk ve tek açıklığı Ø125 mm'lik omuzluk ağzı; erkek kalıbın gövde bölümü de Ø125 mm. Yani erkek kalıbı bütün hâlde geriye çekmek geometrik olarak imkânsızdı. Çözüm ikisini de feda etmek oldu: dişi kalıbı kırarak parçanın üzerinden aldık, içeride kalan erkek kalıbı ise sıcak hava ile yumuşatarak çıkardık. Erkek kalıpta ABS'yi zorunlu tutmamızın bir sebebi de buydu — sıcak havada kontrollü biçimde yumuşuyor, ani çökmüyor. Son adım olarak ayrılma düzleminde kalan dikiş izlerini zımparaladık.

İnfüzyon yerine sıkıştırmaya geçmenin en büyük kazancı hazırlık yükünün azalması oldu; vakum pompası, akış filesi, sızdırmazlık bandı ve naylonu gerektirmiyor, sızdırmazlık teyidi gibi bir adım yok. Karşılığında elyaf-reçine oranı üzerindeki kontrol azalıyor. İnfüzyonda oranı vakum belirlerken burada iş, sarım sırasında verdiğimiz reçine miktarına ve cıvataları ne kadar dengeli sıktığımıza kalıyor.

Sonuç

Burun konisini tek denemede, kullanılabilir hâlde ürettik. Fire vermedik, ikinci bir deneme gerekmedi. Parça uçuş konfigürasyonuna entegre edildi ve raporlama aşamalarını tamamladık. Atış henüz gerçekleşmedi; burun konisinin uçuş yükleri ve iniş şoku altındaki davranışını atıştan sonra değerlendireceğiz.

Süreç içinde burun konisiyle ilgili bir revizyon da yaptık. Koninin daralan ucunda paraşütlerin sıkışmasını önleyen iç plastik parçayı KTR'de ortasında Ø20 mm delik olacak şekilde tasarlamıştık; şok kordonunu, karabinayı ve fırdöndüyü bu delikten geçirmenin zor olduğunu görünce deliği Ø34 mm'ye çıkardık. Malzemesini de PLA'dan ABS'ye çevirdik, çünkü atış alanındaki sıcaklıkta PLA'nın yumuşayıp görevini yapamama riski vardı. Kalıpta ABS'den kaçınmak gerekirken burada tam tersine ABS'ye geçmek gerekti; malzeme kararının işlevle birlikte değiştiğinin iyi bir örneği.

Geriye dönüp bakınca

En belirgin hatamız malzeme seçimiydi. Dişi kalıbın ve çekirdeklerin ısıl dayanıma ihtiyacı yoktu, kürlenme oda sıcaklığında oluyor; ABS bu iki takımda bize yalnızca çarpılma riski ve zahmetli bir baskı süreci getirdi. Baskı talimatında “farketmez, tercihen ABS” yazmak yerine doğrudan PLA demeliydik. ABS'nin gerçekten karşılığı olan tek yer, sıcak havayla çıkardığımız erkek kalıptı. Aynı şekilde 0,2 mm nozzle'ı hepsine uygulamak yerine takım bazında seçmeliydik: yüzeyi parçaya geçen tek takım erkek kalıp, diğer ikisini daha kalın nozzle ile bassaydık baskı süresinden ciddi kazanç sağlardık.

Kalıbın tek kullanımlık kalması da düşündürücü. Dişi kalıbı kırdığımız, erkek kalıbı ısıyla aldığımız için hiçbir parça ikinci kez kullanılamıyor; dört kilo filament ve çok uzun bir baskı tek bir burun konisi için gitti. Erkek kalıp için bu kaçınılmazdı, geometri başka yol bırakmıyordu. Ancak dişi kalıp için değildi — zaten yarımlara bölünmüşken kırılmak zorunda kalmamalıydı, ayırıcı ve çekme payı yeterli olmadı.

Yüzey tarafında ise dikiş izleri açık bir bedel. Dişi kalıbı ikiye böldüğümüz için parçanın dış yüzeyinde eksen boyunca karşılıklı iki iz kalıyor; uç–gövde ve gövde–omuzluk ekleriyle birlikte toplam dört iz oluşuyor, ikisi boyuna ikisi çevresel. Hepsini zımparayla kapattık, ama hedeflediğimiz 20 µm yüzey pürüzlülüğü bu izlerin ne kadar iyi tesviye edildiğine bağlı — üstelik burun konisine PVC film kaplama uygulamama kararı da almıştık.

Son olarak iki belge hatamız var. Baskı talimatında “aşağıda listelenen 9 parçanın her birinden 1 adet basılacaktır” yazıyor, oysa listede 12 parça var; belgeyi altı dişi ve üç çekirdek varken yazmışız, erkek kalıp parçalarını sonradan ekleyince üstteki sayıyı güncellememişiz. Kalıbı basacak tarafın yanlış anlamasına açık bir hata. Benzer şekilde OpenRocket dosyasında burun konisi hâlâ ogive, shape parameter 0,8 yani sekant ojiv olarak duruyor; kalıp CAD'inde ve KTR metninde ise tanjant ojiv var. Uçuş performansına etkisi küçük olsa da simülasyon modelinin ürettiğimiz parçayla eşleşmesi gerekirdi.