ITO – Kompozit Sektör Raporu


Kompozit borular üzerine merakımı gidermek için internette gezinirken buluğum bir kaynağı paylaşmak istedim. İstanbul Ticaret Odasının Aralık 2006’da yayınladığı, Ozan Arıcasoy tarafından hazırlanan Kompozit Sektör Raporu aldı rapor. İçerisinde birçok konuyu barındırıyor. İlk bölümde kompozit malzemeler  ve üretim yöntemleri hakkında detaylı ve görselli bilgiler verilmiş. Çeşitli sektörlerde kompozit malzemelerin kullanımından da bahsedilmiş. İkinci bölümde ise Dünyada ve Türkiyede kompozit sektöründen bahsedilmiş. Kompozit malzemeler , üretim yöntemleri ve söktördeki yeri konusunda aratırşma yapanlara çok yardımı olacağını düşünüyorum. Bu nedenle paylaşmak istedim.

İTO – Kompozit Sektörü

Reklamlar

İnfüzyon’a hazırlık


    Kalıbı hazırladıktan sonra sıra infüzyon işlemine geldi. Kalıbın yüzeyini macunladığımız için kurumasını beklemek durumundaydık ama proje teslim gününe yaklaştığımız için fazla bekleyemedik. Macun daha uzun süre beklediğinde taslaşıyor ve daha dayanıklı bir katman oluşuyor. Bunu neden söylediğimi projenin son kısmında daha iyi anlayacaksınız.

—İnfüzyona Hazırlık—

Artık infüzyon hazırlıklarına başlayabiliriz. Tüm malzemeler ve kalıp hazır. İnfüzyon işleminde kullanacağımız malzemler şöyle:
-Reçine
-Sertleştirici
-Hızlandırıcı
– Kalıp Ayrıcı
– Jelkot
– Takviye Malzemesi
– Çift Taraflı Bant
– Spiral Sarma
– Plastik hortum
– Soyma Kumaşı
– Reçine yayılma ağı
– Vakum torbası

Tüm malzemeleri tedarik ettikten sonra işleme  başlayayabiliriz. İşlemi anlatmadan önce yukarıda sıraladığım malzemeleri tek tek tanıtacağım ve projemizde alternatif olarak ne kullanıp kullanmadığımı belirteceğim. Çünkü bazılarını temin etmek bizim için zor oldu kimiside pahalıydı. Bizde elimizdeki kullanacak birşeyler yapmaya çalıştık.

  • Reçine:
    Kürlendiğinde tam sert forma dönüşen, yüksek molekül ağırlıklı sıvı organik polimer maddelerdir.
  • Sertleştirici:
    Teknik anlamda başlatıcılara verilen isimdir.Reçine veya jelkotlara ilave edildikten sonra reçine içindeki hızlandırıcı (promotör) ile etkileşerek aktif oksijen radikali açığa çıkartarak sertleşme reaksiyonunu başlatırlar.

    Sertleştirici oranı %0,2–3,0 arasında kullanılan reçine, katalizörün konsantrasyonuna göre büyük değişlik gösterir. Yüksek sertleştirici oranı hızlı jel süresi verir. Örneğin MEK-P, BPO vb.

    Sertleştiriciler kullanıcılar arasında katalizör olarak da ifade edilmektedir.

  • Hızlandırıcı:
    Reçine ile karıştırıldığında, reçinenin içindeki katalizör ile arasındaki kimyasal reaksiyonu ve polimerizasyonu hızlandıracak olan bir malzemedir. Hareket verici (Promoter) olarak da tanımlanır.
  • Kalıp Ayırıcı:
    Kalıbın yüzeyine uygulandıktan sonra kalıp ile ürün arasında bariyer oluşturarak alınacak ürünün kalıba bağlanmasını-yapışmasını engelleyen vaks veya polimer esaslı madde.
  • Jelkot:
    Özel amaçlı poliester reçinesi esaslı, üstün özelliklere sahip, renkli veya şeffaf üst katmanı oluşturan maddedir. Jelkot kompozit ürünlerin en önemli bileşenidir. Jelkot kompozitin yüzeyinde bir kalkan olarak, ürünü sert kimyasallardan, hava koşullarından ve aşınmaya karşı korur. Ayrıca herhangi bir ürünün veya bir bölümün görünür yüzü olduğu için kozmetik açıdan önem taşımaktadır.
  • Takviye Malzemesi:
    Kompozit ve laminantlarda kullanılan sıvı matris (reçine)’yi desteklemek için kullanılan elyaf malzemelere verilen genel isim.
  • Çift Taraflı Bant:
    Vakum işlemi esnasında sızdırmazlık sağmalak için kullanılan, iki tarafıda yapıştırıcı özellikte bir bant çeşidi.
  • Soyma Kumaşı:
    Naylon, teflon, silikon veya poliester esaslı çıkartılabilir, yapışmaz kumaş türü. Laminatın son katının üzerine uygulanır ve sertleştikten sonra çıkartılarak, ürüne düzgün ince dokulu yüzey kazandıran malzeme.
  • Reçine Yayılma Ağı:
    İnfüzyon uygulamasında reçinenin homojen olarak yayılmasını sağlayan ağ yapısındaki malzeme.
  • Vakum Torbası:
    Vakum torbalama ve vakum reçine infüzyon yöntemlerinde yatırmanın üzerine yerleştirilen genelde naylon yapıda yüksek uzama ve dayanıma sahip film.
( KAYNAK: http://www.poliya.com.tr/ )
 

Projede işlemde kullanılacak gerçek malzemelerin bir kısmı kullanamadık , bir kısmını da ise benzeri ürünlerden faydalandık.
Örneğin;

– Soyma Kumaşı kullanmadık: Bu durum üründen vakum torbası ,hortum, ağ gibi ürünleri daha zor çıkarmamıza neden oldu. O kumaşı Balıkesir’de bulamadık, internetten alıp getirmek için ise zamanımız olmadı.

– Spiral sarma kullanmadık: Onun yerine terazi hortumu denen, şefaf esnek plasktikteki hormu kullandık. Spiralin heryerinden hava girebileceği için mükemmel çalışıyor. Biz de eşit ve sağlıklı vakum yapabilmesi için hortumun belli yerlerine falçata ile kesikler attık,delikler açtık. Bilginiz olsun mümkün olduğunca sık ve büyük yarıklar açın sonra emiş zorlanıyor.

– Yayılma ağı: Bunu için ise profesyonel bir ürü yerine, dış cephe izolasyoncunların sıvayı izolasyon köpüğüne tutturmak için kullandığı yayılma ağına çok benzeyen bir ağ kullandık. Sorunsuz bir şekilde çalıştı. Nalburlarda bulabilirsiniz.

Kompozit Malzeme Üretim Yöntemleri


İstenilen özelliklerde ve biçimde kompozit malzeme üretimi için bir çok yöntem bulunmaktadir. Bu yöntemlerden baslicalari asagidadir.

1.  Elle yatirma (hand lay-up)

Dokuma veya kirpilmis elyaflarla hazirlanmis takviye kumaslari hazirlanmis olan kalip

üzerine elle yatirilarak üzerine sivi reçine elyaf katmanlarina emdirilir. Elyaf yatirilmadan

önce kalip temizlenerek jelkot sürülür. Jelkot sertlestikten sonra elyaf katlari yatirilir. Reçine

ise kompozit malzemenin hazir olmasi için en son sürülür Bu islemde elyaf kumasina

reçinenin iyi nüfuz etmesi önemlidir. El yatirma tekniginde en çok kullanilan polyester ve

epoksi’nin yanisira vinil ester ve fenolik reçineler de tercih edilmektedir. Elle yatirma yogun

isçilik gerektirmesine ragmen düsük sayidaki üretimler için çok uygundur.

2. Püskürtme (spray-up)

Püskürtme yöntemi elle yatirma yöntemini aletli sekli olarak kabul edilebilir. Kirpilmis

elyaflar kalip yüzeyine, içine sertlestirici katilmis reçine ile birlikte özel bir tabanca ile

püskürtülür. Elyafin kirpilma islemi tabanca üzerinde bulunan ve bagimsiz çalisan bir kirpici

sayesinde yapilir. Püskürtülme islemi sonrasi yüzeyin bir rulo ile düzeltilmesiyle ürün

hazirlanmis olur.

3.  Elyaf sarma (filament winding)

Bu yöntem özel biçime sahip ürünlerin seri üretimine uygundur. Elyaf sarma yöntemi

sürekli elyaf liflerinin reçine ile islatildiktan sonra bir makaradan çekilerek dönen bir kalip

üzerine sarilmasidir. Sürekli liflerin farkli açilarla kaliba sarilmasiyla farkli mekanik

özelliklerde ürünler elde edilebilir. Yeterli sayida elyaf katinin sarilmasindan sonra ürün

sertlesir. Ardindan döner kalip ayrilir. Bu yöntemle yapilan ürünler genellikle silindirik,

borular, araba saftlari, uçak su tanklari, yat direkleri, dairesel basinç tanklaridir.

4.  Reçine transfer kaliplama RTM / Vakum İnfüzyon

Bu kompozit üretim yönteminde elle yatirma sistemlere daha hizli ve uzun ömürlü

olmakla birlikte iki parçali kalip kullanmak gereklidir. Kalibin kompozit malzemeyle yapilmasi

çelik     kalip     maliyetine         göre     daha     düsük   kalmasina         neden   olmaktadir.

RTM yöntemi çogunluk jelkotlu veya jelkotsuz her iki yüzeyinde düzgün olmasi istenen

parçalarda kullanilir.

Takviye malzemesi kuru olarak keçe, kumas veya ikisinin kombinasyonu kullanilir.

Takviye malzemesi önceden kalip boslugu doldurulacak sekilde kaliba yerlestirilir ve kalip

kapatilir. Elyaflar matris içinde geç çözünen reçinelerle kaplanarak         kalip içerisinde

sürüklenmesi önlenir. Reçine basinç altinda kaliba pompalanir. Bu süreç daha fazla zaman

ister. Matris enjeksiyonu soguk, ilik veya en çok 80ºC’ye kadar isitilmis kaplarda

uygulanabilir. Bu yöntemde içerideki havanin disari çikarilmasi ve reçinenin elyaf içine iyi

islemesi için vakum kullanilabilir. Elyafin kaliba yerlestirilmesini gerektirmesinden dolayi uzun

sayilabilecek bir isçilik gerektirir. Kalip kapali oldugu için ise zararli gazlar azalir ve

gözeneksik bir ürün elde edilebilir. Bu yöntemle karmasik parçalar üretilebilir. Concorde

uçaklarinda, F1 arabalarinda bazi parçalar bu yöntemle hazirlanmaktadir.

5.  Hazir kaliplama / compression molding (SMC,BMC)

Hazir kaliplama bünyesinde cam elyafi, reçine, katki ve dolgu malzemeleri içeren

kaliplamaya hazir, hazir kaliplama bilesimleri olarak adlandirilan kompozit malzemelerin

(SMC,BMC) sicak pres kaliplarla ürüne dönüstürülmesidir. Karmasik sekillerin üretilebilmesi,

metal parçalarin bünye içine gömülebilmesi, farkli cidar kalinliklari gibi avantajlari

bulunmaktadir. Ayrica ürünün iki yüzüde kalip ile sekillenmektedir. Diger kompozit malzeme

üretim tekniklerinin olanak vermedigi delik gibi komplike sekiller elde edilebilmektedir. Iskarta

orani düsüktür. Bu yöntemin dezavantajlari kaliplama bilesimlerinin buzdolaplarinda

saklanmalari gerekliligi, kaliplarin metal olmasindan dolayi diger kaliplardan daha maliyetli

olmasi ve büyük parçalarin üretimi için büyük ve pahali preslere ihtiyaç olmasidir.

Hazir kaliplama yönteminde kullanilan bilesimler içeriklerine göre çesitlilik

göstermekle beraber en çok iki tür hazir kaliplama bilesimi kullanilmaktadir.

6.  Hazir kaliplama pestili / SMC (sheet moulding composites)

SMC takviye malzemesi olarak kirpilmis lif ile dolgu malzemesi içeren bir reçinenin

önceden birlestirilmesi ile olusan pestil biçiminde malzemedir. Sürekli lifler, 25-50 mm

kirpilmis olarak ve kompozitin toplam agirliginin %25-30 oraninda kullanilir. Genellikle 1m

genisliginde ve 3mm. kalinliginda üretilir.

7.  Hazir kaliplama hamuru / BMC (bulk moulding composites)

BMC takviye malzemesi olarak kirpilmis lif ve dolgu malzemesi içeren bir reçinenin

önceden birlestirilmesi ile olusan hamur biçiminde malzemedir.

Hazir kaliplama bilesimlerinin avantajlari;

  • Çok genis tasarim esnekligi
  • Düzgün yüzey
  • Kolayca laklanabilme, boyanabilme ve kalip içinde yüzeyin kaplanabilmesi
  • Geri dönüstürülebilme ve hazirliginda geri dönüsümlü malzeme kullanabilme
  • Metal gömme parçalarin yerlestirilmesi ile montaj kolayligi
  • Yüksek alev dayanimi
  • Sicaklik dayanimi
  • Sogukta kirilgan olmama, enjeksiyon kaliplama (injection moulding)

Bu yöntem RTM’ye benzer bir yöntemdir. Farkliligi reçine/elyaf karisimin kalip

disarisinda karismis ve eritilerek basinç altinda bos kalip içine enjekte ediliyor olmasindadir.

Sadece düsük viskoziteye sahip termoset reçineler bu yöntemde kullanilabilir. Diger

yöntemlere göre daha hizlidir. Çocuk oyuncaklarindan uçak parçalarina kadar bir çok ürün

bu yöntemle üretilebilmektedir.

8.  Vakum bonding / vakum bagging

Kompozit malzeme (genellikle genis sandöviç yapilar) önce bir kaliba yerlestirilir,

ardindan bir vakum torbasi en üst katman olarak yerlestirilir. Içerideki havanin emilmesiyle

vakum torbasi, yatirilan malzemenin üzerine 1 atmosferlik basinç uygulayarak asagiya

çekilir. Sonraki asamada tüm bilesim bir firina yerlestirilerek reçinenin kür islemi için isitilir.

Bu yöntem siklikla elyaf sarma ve yatirma teknikleri ile baglantili olarak uygulanir. Kompozit

malzeme tamir islemlerinde de vakum bagging yöntemi kullanilmaktadir.

9. Otoklav / autoclave bonding

Termoset kompozit malzemelerin performanslarini artirmak için elyaf/reçine oranini

artirmak ve malzeme içinde olusabilecek hava bosluklarini tamamen gidermek

gerekmektedir. Bunun saglanmasi için malzemeyi yüksek isi ve basinca uygulayarak

saglanabilir. Vakum bagging yöntemindeki gibi sizdirmaz bir torba ile elyaf/reçine

yatirmasina basinç uygulanabilir. Fakat 1 atmosferden fazla düzenli ve kontrol edilebilir bir

basincin uygulanabilmesi için dissal basinca ihtiyaç duyulur. Bu uygulama için, otoklav

yönteminde de uygulanan ve kompleks sekillerde en çok kontrol edilebilen metod, disaridan

sikistirilmis gazin kompozit malzemenin içinde bulundugu kaba verilmesidir.

Otoklav kesin basincin, isinin ve emisin kontrol edilebildigi basinçli bir kaptir. Vacum

bagging yöntemi ile benzerdir. Firin yerine bir otoklav kullanilir. Böylece özel amaçlar için

yüksek kalitede kompozit üretebilmek için kür sartlari tam olarak kontrol edilebilir. Bu yöntem

digerlerine oranla daha uzun sürede uygulanir ve daha pahalidir.

10. Preslenebilir T akviyeli Termoplastik

Keçe türünde elyaf takviyesi içeren termoplastik reçine ile yapilmis plaka seklinde

preslenebilir kaliplamaya hazir özel amaçli bir takviyeli termoplastik çesidini tanimlamaktadir.

GMT nin hazirlanmasi SMC ye benzemektedir. Ekstruderden çekilen bir termoplastik levha

üzerine yumusak haldeyken bir elyaf takviyesi yerlestirilir. Bu katmanlarin üzerine bir diger

termoplastik levhada yumusakken yerlestirilerek soguk hadde silindirlerinin arasindan

geçirilir. Sertlesen plakalar kesilerek preslenmeye hazir duruma getirilir.

Okumaya devam et

Kompozit Malzemeler: Geleceğin malzemesi mi ?


_______Günümüzde, sağladığı faydalar neticesinde gittikçe önem kazanan, etrafımızdaki birçok alet,araç ve otomobillerde de sıklıkla gördüğümüz kompozit malzemeler geleceğin mazlemesi olacak gibi geliyor bana. Bu illa ki karbon fiber, cam elyaf ve reçine ile hazırlanan kompozit malzemelerle değil, bu alanda gerçekleştirilecek Ar-Ge faliyetleri ile gelecekte keşfedilecek farklı malzemelerle de gerçekleşebilir. Çünkü adı üzerinde kompozit malzemeler, faklı özellikteki malzemelerin çeşitli özelliklerinden faydalanılarak, çeşitli yöntemlerle malzemelerin bir araya getirilmesiyle oluşan ve tüm özellikleri bir arada taşıyan malzemeye denir.
3D vakum infüzyon _______Durum bu olunca demek oluyor ki ben istediğim özellikte malzeme elde edebilirim. Bu gerçeğin cazibesinden olacak ki insanlar bu özelliğin farkına varmaya başladılar ve gelişen teknoloji ile kompozit malzemeler iyice hayatımıza girer oldu.  Önceleri daha basit ve tehlike arzetmeyen uygulamalarda tercih ediliyordu gördüğüm kadarıyla. Örneğin; su depoları. Hepimiz eski su depolarını hatırlarız. Hani Anadol arabamız vardı, kaportasını eşekler yiyor diye dalga geçilirdi. Orada sadece kaplama açmaçlı kullanılıyordu. Tehlike arz etmeyen diyorum çünkü artık uçaklarda da kompozit malzemeler kullanılır oldu. Bu da, bu alandaki çalışmaların ne safhaya geldiğinin bir göstergesi kabul edilebilir. Bence bu güne kadar geçikmesinin nedenlerinden birisi şu olabilir. Eskiden kompozit malzemelerin mekanik özellikleri hakkında çok bilgi sahibi değildi insanlar. Temel olarak birşeyler söylenebiliyordu
( Resim : Poliya Poliester ) belki ama örneğin; yorulma dayanımı hakkında eski teknolojiyle ne söylenebilirdi ki! Metallerin bile yorulma dayanımı olduğu yakın geçmişte uçak kazalarıyla farkedilmedi mi ? Ayrıca üretim teknolojileri de sınırlıydı.
_______Mekanik özellikler anlamında son yıllarda hızla gelişen FEA (Sonlu Elemanlar Analizi) programları sayesinde bu malzemelerin de bilgisayar ortamında analizlerinin yapılabilmesiyle, tüm özellikleri tahmin edilebilir hale geldi ve bu sayede uçaklar gibi çok kritik öneme sahip bir araçta kullanabilir hale gelindi. Buna örnek Boeing 787 uçağı verilebilir. Kompozit malzemeden imal edilen ilk uçak olma özelliğine de sahipti. ( http://tr.wikipedia.org/wiki/Boeing_787 ) Günümüzde kompozit malzemeler havacılık sektöründe daha çok kullanılmaya başlandı.

Boeing 787

_______Kısaca daha çok göreceğiz bu malzemeleri hayatımızda. Kim istemez ki hem hafif hem dayanıklı hemde ucuz bir malzeme olsun. En önemlisi istediği özelliklerde.

Biraz da kendi işimizden bahsedelim. ” Kompoziten Tekne Yapımı”


Uzun zamandır yapmak istediğim birçok projeyi hayata geçirdim. Daha da fazla çalışma yapmak istiyoruma ama bu yoğunluğun arasına ancak bu kadar sığıyor.  Artık elektronik işlerini biraz azaltayım diyorum ve anladığımız mühendislikten birşeyler paylaşmak isiyorum.  Çok yakında kompozitten bir tekne yapımını paylaşacağım.  Aynı zamanda bu proje, benim bitirme ödevim. Kompozit imalatında uygulayacağımız teknik ise vakum infüzyon olacak. Bu ara sınavlar var pek vakit ayıramayacağım ama arada kaçamak yaparız belki  🙂

     Bu çok daha büyük bir teknek tabiki, gerçek bir tekne imalatından alınmış görüntü. Biz bir 1/72’lik
yat modelinin, 1/36’lık halini yapacağız. Diğeri bize çok küçük geldi bizde ölçüleri biraz arttıralım dedik. 6 arkadaş bu ödevi yapıyoruz.
Hadi Hayırlısı …