Kompozit malzeme üretim için çeşitli yöntemler vardır. Bu yöntemler malzemenin yapısına ve uygulama alanına göre farklılık gösterebilir.

Üretim yöntemlerini, kapalı kalıplama yöntemi ve açık kalıplama yöntemi olarak 2 ana başlıkta verebiliriz.

Kapalı Kalıplama Kompozit Üretim Süreçleri

Kapalı kalıplama yönteminde, takviye malzemesi ve matris vakum torbası veya kalıp içerisinde işlem görürler. Kapalı kalıplama prosesleri genellikle otomatiktir ve özel ekipman gerektirir. Bu yöntem büyük miktarda malzeme üretimine imkan tanıdığından, büyük ölçekli üretim tesislerinde kullanılabilir.

• Prepreg (Önceden Matris Emdirilmiş Elyaflar)

Prepregler, takviye liflerine bir matris malzemesinin önceden emprenye edildiği bir tür kompozit malzemedir. Bu malzemeler özellikle havacılık ve uzay endüstrisinde giderek geleneksel metallerin yerini almaktadır. Kompozit üretimi sırasında prepregler kalıplar içerisine yerleştirilir ardından reçineyi sertleştirmek için hassas ısı ve basınç altında şekil verilir.

Şekil1. Karbon Prepeg

• Reçine Transfer Kalıplama (RTM)

Reçine Transfer Kalıplama genellikle karmaşık geometrilere sahip parçaların üretiminde kullanılır. Bu yöntemde, kalıp içine takviye lifleri yerleştirilir. Matris malzemesi önceden hazırlanmış bir enjeksiyon sisteminden geçirilerek kalıp içine enjekte edilir. Matris malzemesi, kalıp içindeki takviye liflerine nüfuz eder ve sıkıştırma ile parçanın şeklini alır. RTM, yüksek mukavemetli ve yüksek kaliteli parçaların üretiminde kullanılır.

 

Şekil2. Reçine Transfer Kalıplama Yöntemi

• Vakum İnfüzyonu

Vakum infüzyonu yöntemi vakum kullanarak matris malzemesinin takviye liflerinin içine nüfuz etmesini ve parçanın istenilen şekli almasını sağlayan bir kapalı kalıplama yöntemidir. Bu yöntemde takviye elemanları kalıp içerisine yerleştirilir ve vakum altında matris malzemesi kalıba aktarılır. Böylece takviye malzemesine matrisin nüfuz etmesi sağlanır.  Vakum infüzyon yöntemi genellikle büyük ve karmaşık yapıların üretiminde kullanılır.

Şekil3. Vakum İnfüzyonu Yöntemi

• Sıkıştırarak Kalıplama

Bu yöntemde, takviye elemanı ve matris malzemesi kalıp içerisine yerleştirilir ve ardından uygun sıcaklık ve basınç altında sıkıştırılır. Bu işlem matrisin fiber malzemeye nüfuz etmesini ve parçanın şekil almasını sağlar. Sıkıştırarak kalıplama genellikle düşük maliyetli yüksek mukavemetli malzemelerin üretiminde kullanılır.

Şekil4. Sıkıştırarak Kalıplama Yöntemi

• Pultrüzyon

Pultrüzyon, bir polimer malzemenin genellikle uzun liflerin (cam elyafı veya karbon elyafı gibi) bir matris içinde yerleştirilmesi ve ardından çekme kuvveti uygulanarak sürekli bir profil veya parça oluşturmak için bir kalıba itilmesi işlemidir. Bu işlem, cam elyafı takviyeli plastiklerin üretiminde yaygın olarak kullanılır. Pultrüzyon, hafif, dayanıklı ve düşük maliyetli ürünlerin üretiminde tercih edilen bir tekniktir.

Şekil5. Pultrüzyon Yöntemi

Açık Kalıplama Kompozit Üretim Süreçleri

Açık kalıplamada takviye elemanları ve matris sertleşirken açık atmosfere maruz bırakılır.  Elle yatırma, püskürtme ve filament sarma gibi yöntemler bu gruba dahildir.

• El Yatırması Yöntemi

Bu yöntemde gerekli ekipman sayısı en az olması nedeniyle en çok tercih edilen ve en ucuz açık kalıplama yöntemidir. Takviye elemanları kalıba yerleştirilir ve ardından matris malzemesi fırça ve rulo yardımıyla takviye malzemesine emdirilir. Üretilen malzeme istenilen kalınlığa ulaşılana kadar takviye malzeme ve matris uygulamasına devam edilir. Bu yöntem genellikle tekneler, depolama tankları, küvetler de dahil olmak üzere hem büyük hem de küçük parça üretiminde kullanılır.

Şekil6. El Yatırması Yöntemi

Püskürtme Yöntemi

Püskürtme yöntemi el yatırma yöntemiyle benzerlik gösterir. Elle yatırmadan farkı, matris malzemenin püskürtme tabancasıyla takviye malzemeye emdirilmesidir. Kalıba takviye malzemeler yerleştirilir ve ardından püskürtme tabancasıyla matris uygulanır. Hava kabarcıklarının giderilmesi ve yüzeyin düzgünleştirmesi için rulolama yapılabilir. Bu yöntemde elle yatırmaya oranla emek yoğunluğu azalmış olur.

Şekil7. Püskürtme Yöntemi

• Elyaf Sarma Yöntemi

Elyaf sarma yöntemi, sürekli elyafın reçineden geçtikten sonra dönen bir kalıba sarılması temeline dayanır. Sürekli elyafın sarılma açısı malzemenin mekanik özelliklerini belirler. Kimyasal ve yakıt tankları, borular, basınçlı kaplar ve roket motoru kasaları gibi genellikle içi boş ve silindirik ürünlerin imalatında sıklıkla bu yönteme başvurulur.

Şekil8. Elyaf Sarma Yöntemi

Sonuç

Kompozit malzemelerin üretim yöntemleri, endüstriyel gereksinimler, maliyet etkileri ve son üründe aranan özellikler göz önünde bulundurularak seçilir. Her bir yöntemin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır. Ancak, sürekli olarak gelişen teknoloji ve üretim süreçlerindeki iyileştirmeler, kompozit malzemelerin daha verimli, dayanıklı ve çevre dostu hale gelmesini sağlar. Bu nedenle, kompozit malzemelerin üretim yöntemlerine olan sürekli ilgi ve araştırma, gelecekte daha inovatif ve etkili üretim yöntemlerinin ortaya çıkmasına katkıda bulunacaktır.