Kompozitler Dünyasındaki Gelişmeler

Kompozitler Dünyasındaki Gelişmeler
Kompozit malzeme ortam koşullarına dayanıklı, esnek ama yeterli mekanik dayanıma sahip olmayan plastik ve/veya polyester matriks reçine ile yüksek mekanik dayanımlı takviye edici cam, karbon ve/veya aramid elyafının biraraya getirilmesi ile elde edilen üstün nitelikli bir mühendislik malzemesidir.

1946’dan sonra tüm Dünya’da ticari boyuta gelen, ilk uygulamalardan bu yana hem takviye malzemelerinde hem de matriks malzemelerde birçok yeniliklere gidilerek yeni kombinasyonlar uygulanması sonucu daha yüksek performans değerlerine sahip olan, çok hızlı bir gelişme göstererek bu gelişmeyi hızla sürdürmeye devam eden bir malzeme niteliğinde olan "kompozit malzemeler” çağdaş bir malzeme olma niteliğini de aşmış ve geleceğin malzemesi olma niteliğine ulaşmış bulunmaktadır.

Teorik olarak sonsuz ömürlü ve neredeyse sonsuz kullanım alanına sahip olan kompozit malzemelerin üstün özellikleri sayesinde çok büyük bir potansiyele de sahip
oldukları bilinmektedir. Kompozit malzemelerde gerek matriks reçine özellikleri, gerek takviye malzemesinin türü ve yerleştirme biçimi kompozitin mekanik, kimyasal ve ısıl özelliklerini fazlasıyla yükseltebildiğinden diğer konvansiyonel malzemelere oranla kompoziti çok farklı bir boyuta taşımaktadır. Şöyle ki, konvansiyonel malzemelerle imalat yapılırken yanlızca malzemeye şekil vermekle yetinilirken kompozit ürün imalatında, şekil verilirken, aynı zamanda malzemenin kendisi de üretilmektedir. Bu nedenle konvansiyonel malzemelere çok ciddi bir rakip konumuna gelen kompozitlerin ülkemizde de kullanımı giderek hızla yaygınlaşmaktadır.

1. Dünyadaki Gelişmeler
Kompozit sanayi geçen 30 yıl içerisinde global ekonomik büyüme ve anahtar sektörlere (bina ve inşaat, rüzgar enerjisi, uzay ve havacılık, otomotiv vb.) daha fazla
nüfuz etme becerisine dayanarak uzun süreli bir gelişme göstermiştir.

Bugün gelinen noktada kompozit malzeme pazarı dünya ölçeğinde 49,6 milyar avro ve 6,2 milyon tonluk bir hacime ulaşmış bulunmaktadır. 2002 ve 2010 yılları arasında kompozit pazarı işlenmiş son ürün olarak yılda değer olarak 4-5% hacim olarak ise 3% büyüme göstermiştir.

Bu dönemde gelişmiş ülkelerde (Amerika ve Batı Avrupa) anahtar sektörlere nüfuz etme hızı Uzay ve Havacılık sektörü dışında en yüksek oranlara ulaşmıştır. Ancak,
gelişmiş ülkelerdeki değer olarak büyüme hızı 4% seviyelerinde seyrederken, gelişmekte olan ülkelerde bu oran yukarıda vurgulanan sektörlerde 8% seviyelerinde olmuştur. 2007 ile 2009 yılları arasında yaşanan son krizler kompozit sanayisini de etkilemiş ve bu dönem içerisinde sektör yılda ortalama 3% civarında küçülmüştür.
• Kuzey Amerika’da Pazar yılda 8% daralmış ve Kuzey
Amerika’nın pazar payı 38%’den 34%’e gerilemiştir.
• Avrupa’da pazar yılda 7% daralmış ve Avrupa’nın Pazar
payı 23%’ten 22%’ye gerilemiştir.
• Asya’da ise pazar yılda 4% artmış ve Asya’nın pazar
payı 32%’den 37%’ye çıkmıştır.
• Dünyanın geri kalan bölgelerinde ise Pazar yılda
3% büyüme göstererek bu bölgelerin pazar payını
6%’dan 7%’ye yükseltmiştir.

Krizin etkisi farklı sektörlerde farklı şekillerde olmuştur. Şöyle ki; Taşımacılık, Uzay ve Havacılık ile İnşaat Sektörleri kriz döneminde ciddi sıkıntılar içerisinde iken rüzgar enerj­si pazarı, yenilenebilir enerji kaynaklarının desteklenmesi politikaları sonucu yıllık 30%’luk bir büyüme eğilimi gös­termiştir.

Kompozit pazarı 2010 yılından itibaren hacim olarak 2009 yılına göre 4%’lük bir artış göstererek yeniden büyüme trendini tüm coğrafi bölgelerde yakalamaya başlamıştır.

Kompozit sanayiinin önümüzdeki 5 yıl sürecinde değer ola­rak 5%’lik, hacim olarak ise 4%’lük bir büyüme gösterme­si beklenmektedir. Bu arada Kuzey Amerika ve Avrupa’nın 56% olan pazar payının 50%’ye gerileyeceği, Asya’nın pa­zar payının ise 37%’den 43%’e çıkacağı tahmin edilmek­tedir.

Kompozit pazarının beklenen büyümesi aşağıdaki üç ana büyüme kaldıracına bağlıdır.

1. Gelişmekte olan ülkelerin ekonomik büyümelerinin de­vam etmesi,

2. Gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde rüzgar enerjisi gibi sanayilerin gelişmeye devam etmesi,

3. Uzay ve Havacılık sektöründe özellikle ticari uçaklarda kompozit malzeme kullanımının artarak yoğun bir şe­kilde devam etmesi.

2. Günümüzde Kompozit Sektörüne Genel Bir Bakış

Kompozit sanayi 3 ana katma değerli adımdan oluşmak­tadır:

1. İlk madde üretimi: Reçineler, elyaflar, katkı maddeleri, aletler ve makineler.

2. Ara malı üretimi: Dokumalar, kumaşlar, örgüler, pre­formlar, hazır kalıplama bileşimleri, pestiller, granül­ler ve peletler.

3. Son ürün üretimi: Nihai kompozit malzemeden oluşan ürünler.



Uzay ve havacılık ile rüzgar enerjisi sektörleri değer olarak pazarda ön sıralarda yer alırken hacim olarak ise alt sıralarda yer almaktadır. Bunun nedeni, bu sektörlerdeki kompozit ürünlerin ortalama fiyatlarının diğer sektördekilerden daha yüksek olmasıdır.

Bugün gelinen noktada kompozit malzeme pazarı Dünya ölçeğinde 49,6 milyar Avro ve 6,2 milyon tonluk bir hacme ulaşmış bulunmaktadır. Bu hacim değer olarak Kuzey Amerika 37%’sini, Avrupa 24%’ünü, Asya 32%’sini ve dünyanın geri kalanı da 7%’sini üretmektedirler.

Hacim olarak ise Kuzey Amerika’nın payı, 34%’ü Avrupa’nın payı 22%, Asya’nın payı 38% ve dünyanın geri kalan ülkelerinin payı ise 6%’dır.

Bir ülkedeki kompozit pazarı o ülkenin ekonomik gelişmişlik düzeyi ile ilişkilidir. Kuzey Amerika ve Avrupa değer olarak, hacim olarak elde ettikleri paylardan daha fazlasına sahiptirler. Bunun temel nedeni ise Kuzey Amerika ve Avrupa’da katma değeri yüksek ürünlerin daha sıklıkla üretilmesidir.

Endüstriyel proseslere bakıldığında ise şu durum ortaya çıkmaktadır. Kuzey Amerika ve Avrupa pazarında enjeksiyon prosesleri (40-45%), sürekli prosesler (20-25%), el yatırması (15-20%), ve diğerleri (10-15%) şeklinde bir sıralama varken Asya’da ise el yatırması ve enjeksiyon prosesleri 30%’ar pay sahibidirler.

3- Kompozitlerin Alternatif Malzemelere Göre Çekiciliği

Kompozitlerin alternatif malzemelere (çelik, alüminyum vb.) göre çekiciliği aşağıdaki faktörlerden dolayıdır.
  • Kompozitin hafifliği (çelikten 4 kat, alüminyumdan 1,5 kat) kompozitlerin çeşitli sanayilerde kullanımlarının artmasını sağlayan ana faktörlerden biridir. Şöyle ki, yakıt fiyatlarındaki artışın telafi edilebilmesi amacıyla ağırlığı ve dolayısı ile de toplam maliyetin azaltılması amacıyla havacılık sektöründeki kompozit malzeme kullanımının 2010 yılında 9% iken, 2015 yılında 12% olması beklenmektedir.
  • Kompozitlerin istenildiği gibi şekillendirilebilmesi, ihtiyaç duyulan parça miktarının azaltılabilmesini ve dolayısı ile de pek çok sektörde (Otomotiv, Uzay ve Havacılık, Rüzgar Enerjisi vb.) montaj sürelerinin kısaltılabilmesini sağlamaktadır
  • Kompozit malzemelerde proses otomasyonu yapılabilmesi maliyet düşüşü sağlamaktadır. Şöyleki; bir rüzgar santrali üreticisi otomasyon yolu ile kanatcık maliyetlerini 40% düşürmeyi planlamaktadır. Bu hedefin gerçekleştirilmesi, rüzgar enerjisinin, hidroelektriğe göre maliyet acısından da avantaj sağlamasına yol açacaktır.
Bu ve benzeri özellikler kompozit malzemelerin diğer alternatif malzemelerden (çelik, alüminyum vb.) ana donatılarda da pay almasını sağlamaktadır.

2010 yılında ABD’de ana donatıların 16%’sını kompozit malzemeler, 76%’sını çelik ve alüminyum da 8%’ini oluşturmaktadır.

ABD’de 1960-2010 yılları arasında ana donatılardaki kullanımda kompozit malzemeler yıllık 6%’lık bir artış gösterirlerken çelik yatay bir seyir izlemiş; alüminyum ise yıllık 1%’den daha az bir artış göstermiştir.

ABD’de ve diğer gelişmiş ülkelerde kompozit malzemeler 15% ila 20% oranlarında pazarlara girmiş ve havacılık sektörü hariç tutulursa maksimum noktalara yaklaşmış bulunmaktadır. Ancak durum gelişmekte olan ülkelerde ise böyle değildir ve kompozit malzemenin gelişmekte olan ülkeler pazarlarından alacakları paylar mevcuttur.

Orta ve uzun vadede kompozit malzemelerin gündemini seri imalat yaklaşımına geçiş (yüksek üretim hızı ve proseslerin maliyetlerini düşürme) oluşturacaktır. Kompozitler ana sanayilerin sürdürülebilir gelişim ve büyümesini desteklemekte ve onların gelecekteki taleplerini karşılamalarında anahtar rol oynamaktadır.
  • Uzay ve Havacılık - Artan yakıt fiyatlarını telafi etmek amacıyla ağırlık azaltılması,
  • Rüzgar Enerjisi – Diğer enerji kaynaklarına karşı enerji maliyetlerini düşürmek amacıyla proses otomasyonları ve seri üretim tekniklerinin uygulanması,
  • Otomotiv – Ağırlık azaltmak suretiyle Co2 emisyonunun azaltılması.

4. Sektörlerin Kompozit Malzemelerden Beklentileri
Kompozit malzemeler, çeşitli uygulama alanlarının birbirinden farklı beklentilerine cevap verebilme özelliklerinden dolayı tercih edilmektedirler. Sektörlerin kompozit malzemelerden beklentilerini şöyle sıralayabiliriz.

Otomotiv
• Düşük maliyet,
• Yüksek üretim hızı,
• Ağırlığın azaltılması,
• Yeni tasarım kolaylığı,
• Dış aksamda "A” sınıfı yüzey beklentisi,
• Gövde ve iç aksamlarda ısı dayanımı (40-200F).

Denizcilik
• Korozyon dayanımı,
• Hafiflik,
• Düzgün yüzey,
• Düşük maliyet.

Sivil Savunma ve Altyapı
• Düşük maliyet,
• Dayanıklılık,
• Güçlü ve hızlı donanım özellikleri.

Eğlence
• Hafiflik,
• Daha yüksek performans,
• Artan konfor beklentisi.

Rüzgar Enerjisi
• Düşük maliyet,
• Hafiflik,
• Paslanmazlık,
• Uzun ömür ve dayanım.

İsmail Hakkı Hacıalioğlu
Kompozit Sanayicileri Derneği
Yönetim Kurulu Başkanı