SHOE BASE MOLD DESIGN AND MANUFACTURING PROCESS
Yrd. Doç. Dr. Senai YALÇINKAYA, syalcinkaya@marmara.edu.tr
Mekanik Mühendisliği Bölümü, Teknoloji Fakültesi Marmara Üniversitesi, İstanbul Türkiye
ÖZET
Ayakkabı üreticileri son yıllarda özellikle hafif ve orta ağırlıktaki ayakkabı modelleri üzerinde çok calışıyorlar. İlerleyen teknoloji ile birlikte farklı işlevleri olan değisik türde ayakkabılar üretiliyor. Ağır botlar çok zor şartlarda, esnek lastik yada kauçuk tabanlı hafif ayakkabılar ise kaya tırmanışlarında kullanılıyorlar. Günümüzden birkaç yıl önce ayakkabı üreticileri kesik tabanlı botlar üretmeye başladılar ki, buradaki amaç; topuğa gelebilecek darbelerin etkisini azaltmaktır. Bu yuvarlanmış topuk modeli sert yüzeyli arazide büyük rahatlık sağlıyor olsa da, bir dezavantaj olarak kaygan ve çamurlu parkurlarda sorun yaratabiliyor. Ancak gideceğiniz parkurun sert ve engebeli olduğunu biliyorsanız, bu türdeki, topuğa gelebilecek darbeleri engelleyici botlar gercekten idealdir. Her gün ayağımızda olan ayakkabılarımızı alırken aslında en son baktığımız yeri ayakkabının tabanlarıdır. Ama esas olarak bilmemiz gereken ise ayakkabının asıl görünüşünü tabanlarından aldığıdır.
Anahtar kelimeler: Ayakkabı Taban Tasarımı, Kalıp teknolojisi, Model Tasarımı, Model işleme, Silikon, Alçı Dökümü, Desen tarama.
ABSTRACT
Shoe manufacturers are working hard in recent years, particularly in the light and medium-weight shoes. It produced shoes of different types with different functions with advancing technology. Heavy boots in very difficult conditions, the flexible rubber or rubber-soled shoes are light used in rock climbing. Nowadays shoe manufacturers a few years ago they began to make cuts based on the boots, the purpose here; to reduce the effect of impact to the heel. The rounded heel model, though hard surface provides great comfort in the land, can cause problems on slippery and muddy tracks as a disadvantage. However, if you know it’s tough and rugged trails to go, in this kind of impact that may come to heel boots are perfect really prohibitive. where we actually look at the end of each day, while our shoes on our feet are the base of the shoe. But if we need to know is that mainly takes the original appearance of the base of the shoe.
Keywords: Shoe Sole Design, Mold Technology, Manufacturing, Model Design, Model Processing, Silicone, Gypsum, Plaster casting, Pattern Scan.
1- Giriş
Ayaklarıma Kara Sular İnmesin!
Kısa ya da uzun süreli kullanımlarda sağlam bir çift yürüyüş ayakkabısı olmayan doğa yürüyüşçüsünün durumu, dikenler içinde çıplak ayakla yürümeye calışan bir bebeğinkinden farksızdır; artık ayakları sivri kayaların, çalı-çırpının, buzun ve karın insafına kalmıştır. Neden bu kadar abartılı bir benzetme? Çünkü yürüyüş ayakkabısı doğa sporcusunun en temel malzemelerinin başında gelir, zemini iyice kavrayarak kaymaları önler ve bu tür yürüşlerde olması çok muhtemel ters hareketlere karşı ayağı ve bileği destekleyip korur [1].
Dağ ve yürüyüş ayakkabıları uzun mesafe yürüyüş botlarından, kaya tırmanış ayakkabılarına kadar değişken ceşitlilikte üretilirler. Bu sebeple, öncelikle yapılacak faaliyetin niteliği belirlenmeli, ardından da bu türde bir faaliyet için kullanılması gereken en uygun ayakkabı seçilmelidir [3].
Yürüyüş ayakkabıları genellikle esnek üst malzemeden imal edilip, ayağı ferah tutabilen, ortapedik tabanlı bir yapıya sahip olmalı ve çok ağır olmayan parkur tiplerinde kullanılmalıdır. Üst bölge tipik olarak yarma deri ve naylon kaplama veya ikisinin birleşiminden meydana gelir. Bu kombinasyon ayakkabının hafif yapıda, serin tutabilen, çabuk kuruyan ve kolayca giyilip çıkarılabilir olmasını sağlar. Bu tür ayakkabılarin su geçirmez olanları mevcut olsada, çoğunlukla suya dirençli değildirler [1].
Zorlu yürüyüşler için ayakkabılar geleneksel yürüyüş ayakkabılarına benzemekle beraber, daha ağır yol şartları için güçlendirilmişlerdir. Bu sınıftaki ayakkabıların birçoğu gerçek deri veya suni deri kombinasyonundan oluşan üst malzemeden imal edilir. Normal yürüyüş ayakkabılarından asıl farkları, bileğe sağlanan desteğin arttırılmış olmasıdır. Ayakkabının tabanın yarısı ya da en azından, ¼’ü çelikle sertleştirilmiş olup ayağı kötü zeminin sebep olabilecegi zedelenmelerden korur. Bileği saran daha üst kısım ise zorlu yürüyüşlerde, oldukça nazik olan ayak bileğinin incinme riskini azaltır [1].
Yol dışı yürüyüşler için ayakkabılar, daha sağlam malzemeden üretilmişlerdir. İşlevsel orta taban, geniş taban ve bilek üstüne kadar çıkan uzun bilekli özel yapılarıyla herhangi bir faaliyet de kolay kolay deforme olmayacak kadar sağlamdırlar. Bu sınıftaki botlar üstün kalitede deriden üretilirler ve kaygan zeminler için de uygun ayakkabılardır. Bazı çeşitlerinde yarma deri kullanılıyor olsada, daha ince ve yumuşak olduğu için bu tipdeki deri çoğunlukla tercih edilmez. Her iki cins ayakkabı da su geçirmezlik özelliklerinin sağlanması için özel uygulamalara sahiptirler. (Silikon sprey, mink yağı, bal mumu ve vazelin gibi) [6].
Dağ arazi ayakkabıları, botların daha kalın deriden, sert üst malzemeden ve tabandan imal edilmiş olanlarıdır. Tabanın yarısı veya tamamına yakını çelik ile desteklenmiştir [2]. Kayalık arazi, kar ve buzul tırmanışlarında kramponlarla birlikte kullanıma uygundur. Dağ ayakkabılarının sıradan faaliyetler için çok sert sayılabilecek malzemeden üretildiklerinden, daha zorlu faaliyetler için kullanılırlar. Ancak tabana verilecek 10-15 mm’lik bir kavis ile bu türdeki sıradan yürüşlerde de kullanılmaları mümkündür [3]. Bu nedenle ayakkabı sektöründe tabancılık ve taban kalıpçılığı çok önemlidir. Taban imal etmek uzun ve zahmetli aynı zamanda masraflı bir iştir.
Ayakkabı tabanının imalat aşamalarını;
1) Model tasarımı
2) Model işleme
3) Silikon
4) Alçı
5) Döküm
6) Desen tarama
7) Kapak ve maça işleme
8) El tesviyesi olarak sıralayabiliriz.
2. Model Tasarımı
Şekil 1. Çizilen şablon ve kampreler üzerine yüzey modellemesi.
Tasarıma başlamadan önce tasarımı yapılacak olan tabanın üzerine yapılması düşünülen ayakkabıyı görmek işi kolaylaştıracaktır. Tabanlar genellikle müşteri isteğine göre daha önce yapılan tabanlardan esinlenilerek yapılırlar. Tasarıma başlarken tabanın şablonu ve kampre çizgileri çizilir. Çizilen şablon ve kampreler üzerine yüzey kaplanarak tabanın modellemesi tasarlanır.İstenen tabanın modellemesi yapılırken işleme şeklinin de düşünülmesi gerekir. Ayakkabı taban tasarımı modelleme zahmetli bir iş olduğundan iki boyutlu çizgilerle işlenebiliyorsa öncelikle ona göre modelleme yapılması gerekir. Bu hem vakit kazandırır hem de çalışanın daha az yorulmasını sağlar.
Şekil 2. Çizilen şablon ve kampreler üzerine yüzey kaplanarak tabanın modellemesi.
Şekil 3. Çizilen Şablon ve Kampreler Üzerine Yüzey Modellemesi Tasarımı.
3. Model İşleme
Tasarımı biten tabanın modeli CNC tezgahlarında işlenir. Kullanılan programda takım yolları yazılır, işlemek üzere CNC tezgahına gönderilir. Ayakkabı tabanı ayrıntısı fazla bir iş olduğu için tüm modelin tezgahta bitirilmesi bazen çok uzun bazen de imkansızdır. Bunun için çoğu tabanda bulunan ufak desenler tezgahta işlenmez. Model bittikten sonra tabandaki desenlerin lastik kalıpları yapılır [4]. Bu kalıplar sayesinde tabanın deseni lastik olarak basılır ve daha sonra modelin üzerine yapıştırılır.Model malzemesi kolay işlenebilir bir malzeme olmalıdır. Genellikle kimyasal bir madde olduğu gibi ucuz olmasından dolayı bazen ağaçtan da model yapılabilir.
Şekil 4,5. Ayakkabı Tabanın Model İşlemesi
4. Silikon
Tezgahtan çıkıp, lastik yapıştırma işlemi de biten modeller silikon aşamasına gelmişlerdir. Bu işlemde taban üzerindeki her türlü ayrıntıyı çıkartabilecek akışkan bir silikon kullanılır. Silikonun en ince desenlerin arasına girip parlak yüzeyleri de parlak çıkarması gerekmektedir [4]. Bu işlem dört köşe bir kalıbın içine konulan modeller üzerinden silikonu akıtarak gerçekleşir. Daha sonra silikonun donması için bekletilir ve donduktan sonra kalıpların içinden çıkartılır. Kalıplardan çıkan silikon tamamı ile modelin şeklini almıştır. Donan silikonun içinden model çıkartılır ve silikonlar alçı alınmak üzere ayrı bir kalıba konulur.
Şekil 6. Çizilen şablon ve kampreler üzerine tabanın modellemesi
5. Alçı
Silikon alınması biten tabanlar alçı safhasına gelmişlerdir. Bu işlem için akışkan ve üzerine sıcak metal döküleceği için sıcağa dayanıklı bir malzeme kullanılması gerekir. Bu malzeme için kartonpiyer alçısı tercih edilir. Bu alçı içinden model çıkarıldıktan sonra yeniden dikdörtgen kalıpların içine konulan silikonun üzerine dökülür ve silikonun şeklini tamamen alması için özellikle tabanın desen kısmına ovalanarak yedirilir. Alçının donması için bir gün beklendikten sonra alçı silikondan çıkartılır. Çıktığında bile alçı hala ıslaktır ve döküm için uygun değildir. Çatlamayı ve kırılmayı engellemek için alçılar 500 derece sıcaklıktaki fırınların içine konulurlar [3]. Neminden tamamen kurtulan alçılar fırınlardan çıkartılır ve döküm için hazırdırlar.
Şekil 7,8. Çizilen şablon ve kampreler üzerine tabanın modellemesi.
6. Döküm
Taban kalıplarında işlenmesi kolay ve erime sıcaklığı düşük olduğu için kalıp malzemesi olarak alüminyum kullanılır. Potalarda eritilen metal fırınlardan yeni çıkıp döküm kalıplarının içine yerleştirilen alçıların üzerine dökülür ve üstten hava verilerek soğuması sağlanır. Soğuyarak donan metaller kalıplardan çıkartılır ve içindeki alçıyı çıkarmak için tazyikli su ile yıkanırlar.
7. Desen Tasarım
Kalıplar dökümden çıkıp içindende alçılar çıkarıldıktan sonra deseninin işlenmesi için yeniden CNC tezgahına getirilir. Burada dökümden üzeri kötü çıktığı, istenen hassasiyette olmadığı için üst taraması yapılır, pim delikleri açılır, yollukları açılır. Bunları yapmak için dökümden çıkan kalıplar üç boyutlu tarama yapabilen tarama cihazlarında taranır ve programları hazırlanır.
Şekil 9. Çizilen yüzey kaplanarak tabanın modellemesi.
8. Kapak ve Maça İşleme
Şekil 10. Çizilen Şablon Tabanın Modellemesi.
Desen tarafı işlenerek bitirilen kalıbın kapak ve maçaları işlenir. Kapak ve maçaların işlenmesine başlamadan önce tezgahtan sökülen desen tarafı hem kontrol hem de kapak ve maça modellemesi yaparken gerekecek çizgilerin alınması için yeniden tarama cihazında taranır. Tarama işleminde kalıbın öpüşme yüzeyleri, pim ve yollukları ve desenin ağız kısımları alınır. Tarama bittikten sonra burada alınan çizgiler yardımıyla kalıbın kapak ve maçaları modellenir [4].Modellemesi biten kapak ve maçaların takım yolları yazılır ve işlenmek üzere CNC tezgahına gönderilir. Tezgahta kalıpların pim delikleri, öpüşme yüzeyleri, yollukları, varsa maçaların ızgaraları işlenerek model ayyakkabı kalıbı tamamlanmış olur [5].
Şekil 11. Çizilen Şablon Kaplanarak Tabanın Modellemesi
Şekil 12. Çizilen Şablon Kaplanarak Tabanın Modellemesi.
9. Son Düzeltme El Tesviyesi
Şekil 13. Taban Modellemesi Tamamlanmış Ayakkabı.
İşlenmesi bitirilerek tezgahtan sökülen kalıplar son düzeltmelerinin yapılması için masalara götürülür. Burada çalışanlar tarafında zımpara ve spiraller yardımı ile son düzeltmeleri biter. Kalıplara basılırken içindeki havanın çıkması için hava kanalları açılır. Pimleri takılır ve basılmak üzere preslere gönderilirler. Preslerde birkaç taban numunesi basıldıktan sonra kalıplar tekrar geri getirilirler ve herhangi bir hata olup olmadığı burada kontrol edilir. Kalıpta hata varsa düzeltilir ve tekrar basıma yollanırlar. Hatalar düzeltilene kadar bu işlem devam eder. Kalıp modeli istenilen şekilde taban basmaya başlayınca müşteriye verilmeye hazırdır.[6].Yeni teknolojilerde ayakkabı taban tasarımı 3D yazıcıda yapılmaktadır. Yüksek üretim hızı, yüksek kalite güvenilirliği ve ince detaylardaki üstün hassasiyeti sayesinde karmaşık taban modellerini üretme konusunda başarıyla kullanılabilir. Çalışmalarda form tasarlandıktan sonra thermojet ile inşa edilmiş bir taban modeli çalışması görülmektedir. Bu modelde tasarım sırasında oluşturulan yüzey deseni de beraber üretilmiştir [6]. SensAble Free Form ile tasarlanmış ve küçük ölçekde (112 x 43 x 10 mm) ThermoJet ile inşa edilmiş bir taban modeli çalışması yapılmıştır.3D Systems SLS (Seçici Lazer Sisitemi) sistemlerinde, geniş inşa malzemesi seçenekleriyle yüksek performanslı hızlı prototip ve kalıp uygulamalarına sahip Vanguard Si ve Vanguard si HS modelleri bulunmaktadır: İleri üretim teknolojilerinde 3D printer SLS Vanguard sistemiyle elastik ayakkabı tabanı gibi karmaşık şekilli prototipler hiç kalıp kullanmadan direkt olarak 3D CAD verisine bağlı olarak inşa edilebilir [7]. İnşa sonrası emdirilebilen poliüretan dolgu malzemesi kullanıldığında ise yüzey kalitesi ve mukavemet artar. Şekil 15’de 3D printerda üretilmiş prototip ayakkabı tabanları görülmektedir. Bu yöntemle aynı zamanda poliüretanın rengine bağlı olarak istenilen renkte prototipler kolaylıkla, daha düşük maliyetlerde ve daha az işçilikle üretilebilirler.
Şekil 14,15. Son İşlem Tesviyeden Sonra Ayyakabı Tabanı.
10. Sonuç
Önemsemediğimiz ve belki de hiç dikkat etmediğimiz ayak tabanları bir çok aşamadan geçtiği görülmüştür.Ayakkabının numarasına hiç bir zaman aldanmayın. Yürüyüş ayakkabısı numaralandırma işi ne idüğü belirsiz bir iştir ve Amerikan Ölçüsü mü, Avrupa Ölçüsü mü? derken birçok karmaşa yaratır. Eğer; Ben 9 numara ayakkabı giyiyorum diye gidip de 9 numara yürüyüş ayakkabısı alırsanız ve bu ayakkabı da ayağınıza dar gelirse, yanlışı kendi hatanız dışında, botlarda ya da ayağınızda aramak çok gereksizdir. Eğer 10 numara olan ayakkabı ayağınıza daha iyi oturduysa, ki bunu sadece denedikten sonra anlayabilirsiniz, onu satın alın ve keyfini sürün.
Kaynaklar
[1].Yalcinkaya,Senai.,(2016).”Makine Malzemelerinde Korozyon ve Yüzeysel Koruma” Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Ders Notları, İstanbul,Türkiye.
[2]. Koshy, P., Ives, L.K., Jahanmir, S., (1999) “Simulation of diamond-ground surfaces” International Journal of Machine Tools & Manufacture 39 -1451–1470.
[3]. Yalcinkaya, Senai.,(2016). Marmara Üniversitesi,Teknoloji Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Kalıp Tasarımı, Ders Notları,İstanbul,Turkiye.
[4]. Polimers Handbook, Vol. 3, Properties and Selection: Materials and Special-Purpose Ninth Edition, ASM Handbook Committee, American Society for Metals, Materials Park, OH, 1980.
[5]. TS 291, (2006).“Ayyakkabı Tabanı Standardları “, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, Türkiye.
[6].www.3dsystems/sls/images/sls-somos201-reebok.jpg..\3dsystems/sls/images/sls-somos201-reebok.jpg,2015.
[7]. Yalcinkaya,Senai.,(2016).”Gelecek Teknoloji 3D Printer” İleri Üretim Teknikleri, Ders Notları,Marmara Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi Makina Mühendisliği, İstanbul,Turkiye.
[8]. Yalçınkaya,Senai.,(2016).”CAD Tasarımı”, Marmara Üniversitesi, Teknoloji Fakültesi Makina Mühendisliği, İstanbul,Turkiye.