Kompozit malzeme nerelerde kullanılır?

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. (Dayanım, hafiflik, esneklik, maliyet, vb.)

Bu yazımda kompozit kavramını kısaca anlatarak, kompozit malzemelerin kullanım alanları ve kompozit malzeme çeşitleri üzerinde durmak istiyorum.

Şekil 1. Elyaf Takviyeli Kompozit Malzeme

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.

Şekil2. Cam Elyaf Takviye Malzemesi

Şekil3. Polyester Reçine Matris Malzemesi

Kompozit malzemenin gösterdiği gerek yüksek mukavemet gerekse hafiflik özelliğinden dolayı kullanım alanı geniştir.

Savunma Sanayii

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.

Şekil4. Kompozit Çelik Yelek

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

Şekil5. Boeing 787 Modem Uçakta Kullanılan Malzemeler

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.

Şekil6. Yapı Sektöründe Kompozit Malzeme

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.

  

Şekil7. Onyx Konsepti Peugeot

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

Şekil8. Yat İmalatında Kompozit Malzeme

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.

Şekil9. Diş Hekimliğinde Kompozit

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.)