Teknolojinin gelişmesiyle doğru orantılı olarak malzemeler de bu gelişmelerden etkilendi. Bu dönemin en tercih edilen ve tercih edilen malzemesi ise kompozit malzemeler. İnşaat, otomotiv, sanayi, tarım gibi birçok farklı sektör için kompozitler, çok sık tercih edilen malzemelerdir.

Kompozit İmalatı Nedir?

Farklı fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olan iki malzemenin birleşimi ile elde edilen kompozit malzemeler daha güçlü, daha hafif, yüksek mukavemet gösteren veya belirli işler için ciddi avantajlar sağlayacak özelliklere sahip malzemelerdir. Kompozit malzemeler geleneksel malzemelere kıyasla daha çok tercih edilir. Bunun sebebi hem birçok farklı durumda kullanılabilir olması hem de temel malzemelerin özelliklerini geliştirebilir olmasıdır.

Kompozit Ürünleri Hangi Malzemelerden Üretilir?

Kompozitler bir mühendislik ürünüdür. Cam, karbon, aramit gibi doğal elyaf veya farklı takviye malzemeleri kullanılarak güçlendirilmiş polimer matristen kompozit elde edilir. Farklı şekillerde yapılabilen kompozit imalatı, bu bileşenlerin elde edilmesiyle tamamlanır. Polimer matris sayesinde lifler hasarlara karşı korunaklı hale gelir ve yükler lifler arasında dağıtılır. Lifler ile de matris güçlendirilmiş olur. Böylece çatlaklara ve kırılmalara karşı yüksek mukavemet gösterir. Bu güçlü iki bileşen de bir araya gelerek malzemelerin tek tek gösterdikleri niteliklerden çok daha üstün nitelikler sunar. Bu imalat sürecinde birbirinden farklı reçine ve takviye kombinasyonu kullanılabilir. Bu kullanılan malzemeler nihai ürünün özelliklerine katkı sağlar.

Kompozit İmalatı Yöntemleri Nelerdir?

Kompozit İmalat yöntemleri

Kompozit imalatı sürecini esasen iki alt başlık altında değerlendirmek mümkün: açık kalıplama yöntemleri ve kapalı kalıplama yöntemleri.

Açık kalıplama yönteminde reçinelere ve elyaf takviyeler sertleşme sürecinde havaya maruz kalır. Bu yöntem de kendi içinde farklı imalat seçenekleri sunar; el yatırması yöntemi, püskürtme yöntemi ve elyaf sarma yöntemi.

Kapalı kalıplama yönteminde ise ham maddeler bir vakum torbası veya iki taraflı bir kalıp içinde hava almayacak bir biçimde kürlenir. Kapalı kalıplama yöntemi ile sürdürülen kompozit imalatı süreci genellikle otomatik devam eder ve bu işlem için özel ekipman gerekir. Bu sebeplerden ötürü genellikle büyük tesislerde büyük hacimli malzemeler üretmek için tercih edilir.

1. El Yatırması Yöntemi

Diğer imalat süreçlerine kıyasla çok daha az ekipmana ihtiyaç duyulduğundan ve en ekonomik yöntem olduğundan en sık tercih edilen yöntem el yatırması yöntemidir. Takviyeler el ile bir kalıba yerleştirilir ve bir fırça veya rulo yardımı ile reçine uygulanır. El yatırması yöntemi hem büyük hem de küçük malzemelerin üretimi için uygun bir yöntemdir.

El yatırması yönteminde imalat süreci ilk olarak jelkotun bir püskürtme tabancası yardımıyla kalıba uygulanması ile başlar. Yeterli sertliğe ulaşan jelkotun üzerine kuru takviye tabakaları yerleştirilir. Sonrasında reçine açık kalıba el ile uygulanır. Bu süreç istenilen kalınlık elde edilene dek devam eder. Reçinenin sertleşmesi için rulolama işlemi yapılır. Bu işlem ile amaçlanan oluşan hava kabarcıklarının giderilmesidir. Dolayısıyla rulolama işleminin uygulanan her kat takviyeden sonra tekrarlanması gerekir.

2. Püskürtme Yöntemi

Püskürtme Yöntemi

El yatırması yöntemine benzer bir yöntem olup çok çeşitli şekillerde ve boyutlarda tekneler, tanklar, nakliye bileşenleri gibi malzemeler elde etmeye olanak sunan imalat yöntemlerinden biridir.

El yatırması yöntemine benzemesine karşın esasen el yatırma yönteminin biraz geliştirilmiş halidir. İki yöntem arasındaki farklılık reçine ve lifin kalıba uygulanmasındadır. El yatırması yönteminde reçine ve takviye elemanları el ile uygulanırken, püskürtme yönteminde püskürtme tabancası kullanılır. Böylece emek azaltılmış olur. Püskürtme işlemi yaparken malzeme israfından kaçınmak için işlem yüzeye dik bir şekilde yapılmalıdır. Hava kabarcıkları oluşumunu engellemek için bu yöntemde de rulolama işlemi ciddi önem taşır. El yatırması ve püskürtme yönteminde kullanılan kalıplar birbirine benzer. Dolayısıyla püskürtme yöntemi ile sürdürülen kompozit imalatında kullanılan kalıplar, diğer yöntemlere kıyasla daha düşük maliyetlidir.

3. Elyaf Sarma (Filament Sarım Yöntemi)

Bu yöntemle kompozit imalatı süreci, elyafın sürekli olarak reçine ile ıslatıldıktan sonra makaradan çekilerek dönen bir kalıp üzerine sarılmasıyla işler. Elyafın farklı açılarla kalıba sarılması, nihai ürüne farklı özellikler ekler. Boru çapları, basınç oranı, lif açısı gibi birden fazla değişken sarımı etkiler.

Elyaf sarma yöntemiyle genellikle silindirik kaplar, silolar, basıncı kaplar üretilir. Kompozit imalatında bu yöntemi tercih ederek yüksek kalite ve yüksek mukavemet sunan ürünler elde etmek mümkündür. Ayrıca yöntemin işleyişi sayesinde iç yüzeyi pürüzsüz ürünler elde edilir.

Elyaf sarma yöntemi hızlı ve görece düşük maliyetli bir yöntemdir. Elle yayma yöntemine göre kontrol alanı sunar. Buna karşın uygulama konveks şekle sahip parçalar ile kısıtlıdır. Büyük parçalar üretilmek istendiğinde işlem maliyetli olabilir.

4. Vakum Torbalama

Bu yöntemde el yatırma işlemi sonrası ısıtılmış elyaflar veya prepreg malzemeler vakum kullanılarak sertleştirilir. Amaçlanan fazla reçine ve hava boşluklarının alındığı, yüksek elyaf oranına sahip ürünler elde etmektir. Bu yöntemle, el yatırması yönteminin dezavantajlarını ortadan kaldırır.

5. Vakum İnfüzyon Yöntemi

Kompozit imalatı sürecinde tercih edilen bir diğer yöntem olan vakum infüzyon yöntemi ile, içerideki hava dışarı çıkarılır ve reçinenin elyafa işlenmesi için vakum kullanılır. Bu yöntemde elyaf kalıba yerleştirilir. Dolayısıyla uzun bir işçilik süreci gerektirir. Bu imalat sürecinde kullanılan kalıp kapalı olduğu için zararlı gazlar minimize edilir ve gözenekli yapıya sahip bir ürün elde edilmesine olanak sağlar.

6. Reçine Transferi ile Kalıplama (RTM)

Reçine transferi ile kalıplama (RTM) yöntemi, genellikle jelkot kullanılan ya da kullanılmayan yüzeylerin düzgün ve pürüzsüz olmasını sağlamak için tercih edilir. Kuru keçe, kumaş veya her ikisi RTM ile sürdürülen imalat sürecinde takviye malzemesi olarak kullanılır. Bu malzemeler, boşluk kalmayacak şekilde kalıba yerleştirilir ve sonrasında kalıp kapatılır. Matris içinde elyafların sürüklenmesini engellemek için geç çözünen reçineler ile kaplanır. Sonrasında reçine, basınç altında kalıba pompalanır. Bu süreç diğerlerine kıyasla daha fazla zaman ister. Bu enjeksiyon, en fazla 80 dereceye kadar ısıtılan kaplara uygulamak için uygundur.

7. Sıkıştırma Yöntemi ile Kalıplama

Sıkıştırma Yöntemi

Sıkıştırma yöntemi ile kalıplama genellikle fiberglas takviyelerin kullanıldığı polimer parçaların hızlıca kalıplanmasına olanak sağlayan yüksek hacim ve yüksek basınç sunan bir yöntemdir.

100 ila 200 derece arasında ısıtılan kalıplar hidrolik veya mekanik bir kalıplama presine monte edilir. Kalıba önceden tartılmış malzeme yüklenir, kalıp kapatılır ve basınç uygulanır. Kürlenme döngüleri, nihai ürünün boyutuna ve şekline bağlı olarak farklılık gösterir. Bu yöntem genellikle otomotiv parçaları, mobilya, makine gövdeleri gibi parçalar üretmek için kullanılır.

8. Reaksiyon Enjeksiyonlu Kalıplama (RRIM)

Bu yöntemde ilk olarak iki veya daha fazla reaktif bileşen karıştırılır. Kalıba düşük bir basınç ile enjekte edilir. İçerinde bulunan çeşitli kimyasallar, kalıba enjekte edilen polimerlerin genişlemesini, sertleşmesini ve kalınlaşmasını sağlar. Diğer yöntemlere kıyasla reaksiyon enjeksiyonlu kalıplama yöntemi, çok daha komplikedir. Bu yöntem özellikle ulaşım sektöründe sıkça tercih edilir.