Laboratuvarımızda kompozit parçaların laboratuvar ölçekli üretim ve performans testleri yapılabilmektedir. Bilgisayar kontrollü tam otomatik kürleme çevrimleri yapabilecek kapasitedeki otoklavda üretilebilen fiber takviyeli kompozit malzemeler aynı laboratuvarda çeşitli testlere tabi tutulmaktave raporlanmaktadır.
En az iki farklı malzemenin makro boyutlarda birleşerek oluşturduğu yeni malzemeye kompozit malzeme denir. Kompozit üretimindeki amaç, tek başına uygun olmayan, birbiri içerisinde çözünemeyen malzemeleri kullanım alanlarına uygun özellikleri verebilecek duruma getirmek için yeni özellikler katmaktır. Gelişen teknoloji ve sanayileşmeden kaynaklanan malzeme ihtiyacı, kompozit malzemelerin keşfedilip, geliştirilmesini sağlamıştır. Kompozit malzemeler geleceğin kimyası olarak adlandırılıp üzerinde çalışmalar yapılan çok kıymetli bir malzeme grubudur. Dünyadaki kompozitler üzerine yapılan araştırmaları dikkate değer bulduğum için, bu yazı ile başlayan, muhteva olarak kompozitlerin kısa açıklamasıyla birlikte, Türkiye’deki kompozit sektörünü, yeni teknolojilerde, Nasa uzay çalışmalarında ve Savunma Sanayi’nde kompozitler üzerine Ar-Ge çalışmalarını ve kullanımlarını kapsayan bir yazı dizisi planlanmaktadır.
Cihazlar
İklimlendirme test kabini
Optik mikroskop sistemi
Ultraviyole iklimlendirme kabini
Foulard makinesi
(otoklav cihazı)
Dynatup 9250hv
Dynatup 8150
ASTM D-3763: Sert plastiklerin delinmesi
ASTM D-256: Charpy
ASTM D-6110: Izod
ISO 179: Charpy
ISO 180: Izod
ASTM E-23: Charpy ve Izod
NASA ST-1: Kompozitlerin hasar dayanıklılığı
Belirli istenilen özelliklere sahip bir malzeme elde etmek için, özellikleri ve kimyasal bileşenleri birbirinden farklı, birbiri içerisinde makro anlamda çözünemeyen iki ya da daha fazla malzemenin birleştirilmesi ile meydana gelen yeni malzemeye kompozit malzeme denir. Daha iyi kavranması için detaylı bir tanım yapılmıştır. Bu şartları sağlayan her birleşik malzeme kompozit olarak isimlendirilir. Bu sebeple kompozit malzemeler çok geniş bir yelpazede incelenebilir. Ancak birleştirilmiş her malzemenin kompozit olmadığına dikkat edilmelidir. Örneğin alaşımlar kompozit değildir. Çünkü makro anlamda birbirleri içinde kaynaşmış metallerden oluşur. Bir malzemenin kompozit olup olmadığını anlamak için kesit alınıp bakılabilir. Tunç,bakır ve kalayın birleştirilmesi ile oluşan bir alaşımdır ve homojen bir özellik gösterir. İnsan vücudu, en dış tabakadan içeriye doğru; deri, lifler, kan, kaslar, kemik, kemiğin katmanları ve ilikten müteşekkil bir kompozittir. Beton, araç tekerleği ve tenis topu da birer kompozittir.
Kompozit malzemeler ana yapısını iki bileşenden oluştururlar.
Matris Malzeme (Polimer, metal ve metal alaşımlı, seramik esaslı malzemeler)
Takviye Malzeme (Çelik, karbür, aramid, naylon vb.)
Kompozit genelde dayanımlarını sert ve gevrek olan takviye malzemelerden alırlar. Matris malzemeler ise kompozite tokluk ve süneklik özelliği kazandırır. Malzemeleri bir arada tutma görevi de matris malzemededir.
Kompozit malzemenin gösterdiği gerek yüksek mukavemet gerekse hafiflik özelliğinden dolayı kullanım alanı geniştir.
Kompozit malzemeler, matris ve takviye malzemesinden meydana gelir. Takviye yük taşır ve mukavemeti artırır. Matris ise takviyeyi tutmakla vazifelidir.
Kompozitler, metal matrisli, plastik matrisli ve seramik matrisli kompozitler olarak sınıflandırılmıştır. Metal matris malzemesi olarak; alüminyum, titanyum ve magnezyum en sık kullanılan metallerdir. Plastik matris malzemesi olarak; epoksi, polietilen, polipropilen kullanılabilir. Seramik matris malzemesi olarak ise; alümina, silika, baryum alümina silikat gibi malzemeler kullanılır.
Savunma Sanayi
Dünyada kompozit teknolojisi geliştikçe teknolojinin savunma sanayisindeki kullanımı da artış gösterdi. Kompozit malzemeler çeşitli kombinasyonlarla kendini oluşturan bileşenlerden daha dayanıklı ve hafif hale getirilebildiğinden dolayı bu sektörde önemli bir yer almaktadır. Bu durumdan faydalanılarak savunma sanayinin olmazsa olmazı zırhlara uygulanıp kompozit zırhlar geliştirilmeye başlandı.
Uzay Teknolojisi ve Havacılık Sektörü
Kompozit kullanım alanlarına baktığımız zaman ilk sırada havacılık sanayinde çok geniş uygulama alanları bulunduğunu görmekteyiz . Kompozit malzemelerin hafifliklerine oranla üstün mekanik özellikleri baz alınarak uçaklarda ve helikopterlerde iç mekan tasarımında, yapısal malzeme üretiminde kullanılmaktadır.
Kompresör Kanatları, Gövde, İç Donanım: B/Al, SiC/Al, Gr/Al
Türbin Kanatları: Wolfram ve Tantal takviyeli malzemeler.
Helikopter Parçaları: B/Al, SiC/Al, Gr/Al, Gr/Mg, Al2O3/Mg, Al2O3/Al
İnşaat Sektörü
Değişik iç yapıya sahip olan malzemeler yapı sektöründe kullanılmaktadır ve iç yapılarının istenilen özelliklerde olması gerekir. Kullanım ömrü de bu sektör için çok önemlidir. Dolayısıyla malzeme yapısı, malzemenin uygulanacağı koşullara uygun üretilmelidir. Cephe korumaları, tatil evleri, büfeler, otobüs durakları, soğuk hava depoları, inşaat kalıpları birer kompozit malzeme uygulamalarıdır. Tasarım esnek ve kolay olmakta, nakliye ve montajda büyük avantajlar sağlamaktadır.
Örneğin, mukavemet ve su geçirimsizlik için boşluksuz ve yoğun malzeme, ses geçirimsizliği ve ısı yalıtımı için dolu
malzeme, ses emicilini sağlayacak ve ısı iletimini azaltacak şekilde gerekli miktar ve büyüklüklerde boşluklar ile üretilmelidir.
Otomotiv Sektörü
Otomotiv sektöründe kompozit kullanım amacı, aracı oluşturan iskeleti hafifletmek ve darbe dayanımını arttırmaktır. Akışkan dinamiği de baz alınarak aracından hızlanma süresi, yakıt verimi yine kompozit malzemenin kullanımına göre değişebilmektedir.
Cam sileceği; %30 Cam+PBT
Filtre kutusu; Mercedes, %35 Cam+ Poliamid 66
Pedallar; %40 Cam+ Poliamid 6
Dikiz Aynası; % 30 Cam+ABS
Far Gövdesi; BMW, %30 Cam + PBT
Hava Giriş Manifoldu; BMW, Ford, Mercedes, %30 Cam+ Poliamid 6
Otomobil Gösterge Paneli; GMT
Otomobil Spoiler; CTP
Otomobil Yan Gövde İskeleti; Ford, CTP
Otomobil Kaporta; Corvette, SMC CTP
Ulaşım Sektörü
Traktör kaporta, kabin, oturma birimi; SMC
Toplu taşıma araçları oturma birimi; SMC
Otobüs havalandırma kanalları, port bagaj parçaları, gösterge paneli; CTP
Açık alan servis (Golf arabası) araçları kaporta, tavan; CTP
Konteyner tabanı; GMT (Preslenebilir takviyeli termoplastik)
Teleferik; CTP
Trenler
Sağlık Sektörü
Kompozitin yaygın olarak kullanıldığı bir diğer alan sağlık alanıdır. Ortopedide kırık kemik onarımı için iç ve dış bağlantı sistemi olarak yeri geldiğinde kompozit malzeme kullanılmaktadır. Diş hekimliğinde ise diş dolgusu olarak kompozit reçineler, diş destek materyali olarak kolljen lif ile güçlendirilmiş epoksi reçinesi kullanılmaktadır. Ayrıca ortodontik teller; cam lif ile güçlendirilmiş naylon, polipropilen, polimetilmetakrilattan imal edilirler. Köprü olarak ise düşük maliyeti ve kolay hazırlanabilmesi gibi özelliklerinden dolayı kollajen, cam ya da kevlar ile güçlendirilmiş polimetilmetakrilat kompozitler kullanılır.
Kompozitin Diğer Kullanım Alanları
Robot Teknolojisi
Kimya Sanayisi
Elektrik-Elektronik Teknolojisi
Müzik Aletleri Endüstrisi
Gıda ve Tarım Sektörü
Spor Malzemeleri İmalatı (yüksek atlama sırıkları, tenis raketleri, sörf, yarış tekneleri, kayak vs.)
Yüksek hızlı trenler rüzgar sebebiyle çok yüksek basınçlara maruz kalır. Ayrıca kuşların cama çarpma riski yüksektir. Bu yüzden trenin camı bu kuvvetlere mukavemet edebilecek malzemeden imal edilmelidir. Rüzgar türbinleri, askeri botlar, kurşun geçirmez yelekler,uçak kanatları, gaz türbinleri, ısı değiştirici tüpleri ve daha birçok alanda da bu özellikler aranmaktadır. Gemilerde, askeri araçlarda, silahlarda da yeni gelişmeler yaşanmakta ve yeni malzemelere ihtiyaç duyulmaktadır.
Günümüzde,aranan tüm bu özellikleri sağlayan tek malzeme grubunun kompozitler olduğu düşünülmektedir. Kompozitler gelişen teknoloji ile kullanımı yaygınlaşan bir malzeme olduğundan, birçok ülkede Ar-Ge çalışmaları bu malzeme üzerinde devam etmektedir. Ülkemizde de mühendislerimizin kompozit malzemeler üzerine yaptığı araştırmalar ve çalışmalar ümit vericidir. Bor madeni kompozit malzemelerde kullanımı yaygın bir metaldir. Dünya bor rezervinin yaklaşık %75’i de ülkemizde bulunmaktadır. Örneğin; bor karpit, kurşun geçirmez yelekler için vazgeçilmez bir malzemedir. Ayrıca metal matris içerisinde kullanılabilen nadir elyaflardan birisi de boron elyaftır. Ancak pahalıdır.
Kısacası diğer malzemelere göre daha yüksek mukavemet/yoğunluk oranına sahip olmaları başka bir deyişle, daha dayanıklı ve hafif olmaları kompozitleri kıymetli yapan en büyük özelliktir.