Cumartesi, Eylül 25, 2021

Yat Sektöründe Kompozit Kullanımı

Kompozit, temel olarak iki veya daha fazla malzemenin bir arada kullanılmasıyla oluşturulan ve meydana geldiği malzemelerden farklı özelliklere sahip yeni tür malzemedir. Genel olarak ise kompozit malzeme denildiğinde elyaf ile güçlendirilmiş plastik esaslı malzemeler anlaşılmaktadır.

İlk modern sentetik plastiklerin 1900’lerin başında geliştirilmesinin ardından, 1930’ların sonunda plastik malzemelerin özellikleri diğer malzeme çeşitleri gelişmeye başlamıştır. Kolay biçim verilebilir olması, metallere oranla düşük yoğunlukta olması, üstün yüzey kalitesi ve korozyona karşı dayanımı plastiğin gelişmesinde etkili olmuştur. Birçok üstün özelliğinin yanı sıra, sertlik ve dayanıklılık özelliklerin düşük olması plastik malzemelerin güçlendirilmesi için çalışmaları artırmıştır.

Yatın Tarihi ve Tanımı

İnsanların denize olan ilgisi önceleri askeri ve ticaret amaçlı kullanılan deniz araçlarının, zamanla kişilerin gelirlerinin de artması neticesinde zevk, spor ve gezi amaçlı kullanımına sebep olmuştur. Denizlerin gezinti amaçlı kullanımı son 10 yılda dünyada görülen çeşitli krizlere rağmen devamlı artış eğiliminde olmuştur. Asya krizi, Arjantin krizi, enformasyon teknolojilerindeki gelişmeler, dünyanın en büyük yat ve gezinti teknesi pazarı olan ABD’nin (Amerika Birleşik Devletleri) 2000 yılı sonrasında girdiği durgunluk, 11 Eylül saldırısı, Afganistan ve Irak savaşları, 2008 krizi son on yılın önemli krizleri olarak ortaya çıkmış, özellikle finansal sistemi ve piyasaları etkilemiş ve hızlı yükseliş ve düşüşleri beraberinde getirmiştir.

Bir teknenin üretileceği malzemenin seçimi tekne geometrisine ve yapılacağı tersanede benimsenen üretim yöntemine bağlıdır. Günümüzde kullanılan en yaygın
yat üretim malzemelerini şu şekilde sıralayabiliriz;

• Kompozit,
•Çelik,
• Alüminyum,
• Ahşap.

Yat ve gezinti tekneleri üretim istatistikleri Şekil 3.3 ve 3.4’te verilmiştir. ABD %73,3 oranı ile dünya da en büyük üretici konumunda olup, yıllık üretilen tekne sayısı yaklaşık 760 bin’dir. ICOMIA 2008 istatistiklerinde yıllık üretim dünya çapında 1 milyonun üzerinde olarak yer almış bunun 120 bin kadarı şişirilebilir tekne, 750 bin dıştan takmalı tekne, 36 bin yelkenli, 130 bin içten takmalı motor yat ve tekne olarak gerçekleşmiştir.

Teknelerde Modern Kompozitler

1950’lerden bu yana, polyester ve vinilester reçineleri istikrarlı bir şekilde gelişti ve GRP, tekne yapımında kullanılan en yaygın kompozit haline geldi. Gemi yapımında da, tipik olarak manyetik olmayan gövdelere ihtiyaç duyan mayın tarama gemileri için kullanılır. Erken nesil teknelerin uğradığı ozmotik sorunlar, modern epoksi bileşikleri ile artık geçmişte kaldı. 21. yüzyılda, hacim CTP tekne üretimi tam sanayi üretimi sürecini takip eder.

Ahşap/epoksi kalıplama teknikleri günümüzde hala tipik olarak kürekli kayıklar için kullanılmaktadır. Yüksek performanslı epoksi reçinelerin piyasaya sürülmesinden bu yana diğer ahşap / yapışkan kompozitler gelişmiştir. Şerit döşeme, tekne yapımı için bu tür popüler bir tekniktir: Ahşap şeritler (tipik olarak sedir), çerçevelerin üzerine uzunlamasına yerleştirilir ve epoksi ile kaplanır. Bu basit yapı, bir amatör tarafından kolayca elde edilebilen adil bir yüzey ile ucuz ve güçlü bir yapı sunar.

Kompozit malzemelerin kullanımının avantajları;

a- Farklı mekanik özellikler elde etmek için farklı katmanlardan ve farklı birleşimlerde kompozit malzeme inşa edilebilir,
b- Kompozit malzemeler kimyasallara, korozyona ve hava şartlarına dayanırlık gösterir,
c- Karmaşık parçaların tek olarak üretilebilmesinden dolayı parça sayısının azalmasını sağlarlar. Böylece ara birleştirme detay ve parçalarının azalmasıyla üretim süresi kısalmaktadır,
d- Yüksek dayanıklılık/ yoğunluk oranı,
e- Yüksek modülüs/ağırlık oranı.

En çok kullanılan kompozit malzeme birleşimleri; cam elyafı+polyester, karbon elyafı+epoksi ve aramid elyafı+epoksi birleşimleridir. Kompozit malzemeler katlı tabakalar veya ince tabakalar halinde uygulanabilmektedir. 1940’ların sonlarında geliştirilen CTP (Cam Takviyeli Polyester-CTP/ Glassfiber Reinforced Polyester/GRP, FIBERGLASS) günümüzde en çok kullanılan ve ilk modern polimer esaslı kompozit malzemedir.

Bugün üretilen tüm kompozit malzemelerin yaklaşık olarak %85’i CTP’dir ve çoğunlukla tekne gövdeleri, spor araçları, paneller ve araba gövdelerinde kullanılmaktadır.

CTP ve diğer kompozit birleşimleri günümüzde tercih edilmesinin ve kullanımlarındaki artışın mutlak sebepleri sağlamlıkları ve hafiflikleridir. Çeşitli plastik malzemelerin seramik, metal bazen de sert polimerlerin elyafları ile güçlendirilerek ileri derecede faydalar sağlayan malzemeler üretmek mümkündür. İçindeki plastik sayesinde kolaylıkla şekil verilebilen ve takviye elyaflar sayesinde son derece sağlam, sert ve hafif olan bu malzeme birleşimleri, kompozitler her gün yepyeni uygulama alanlarında karşımıza çıkmaktadırlar.

Yat İmalatında Kullanılan CTP Malzeme Cam Elyaf Takviyeli Plastikler CTP’yi oluşturan iki ana malzeme reçine ve cam elyafıdır. Sistemde cam elyafı takviyeyi, reçine ise matrisi oluşturur. Bunların doğru etkileşimleri CTP’nin özelliklerini belirler. Kompozitteki cam elyaf oranı ve cam elyafın geometrisi ile yönü gibi etkenler dışında kullanılan cam elyafın ve reçinenin özellikleri de belirleyicidir.

Reçineler
Polyester Reçine

Polyester reçineler en basit ve en ekonomik reçine sistemidir. Özellikle doymamış polyester reçineler kompozit endüstrisinin lokomotifi konumunda olup, toplam kullanılan reçine miktarının %75’ini oluşturur. Polyesterler, dikarboksilik asitler ve polihidrik alkollerin (glikoller) kondensasyon polimerizasyonu sonucu oluşurlar.

Vinilester Reçine

Vinilester reçineler epoksi reçinelerin avantajları ile doymamış polyester reçinelere özgü “kolay işleme” ve “hızlı sertleşme” gibi özellikleri birleştirmek üzere geliştirilmiştir. Epoksi reçine ile akrilik ya da meta akrilik asidin reaksiyona sokulması sonucu elde edilmektedirler. Bu reaksiyon maleik anhidrit kullanıldığında polyester reçinelerde olduğu gibi doymamış bir uç üzerinde meydana gelmektedir. Fakat reaktif kısımların yerleri farklıdır.

Cam Elyafı

Cam elyaf takviyesi plastik kullanılan işlerin %90’ında yer alır. Nedeni ise ucuz olması ve bununla birlikte iyi bir ağırlık/mukavemet oranı vermesidir. Cam elyaf üretiminde; çeşitli taşlar yaklaşık 16000C’da sıvı halde birleşerek camı oluştururlar. Bu sıvı çok ince kovanlardan geçerek 9 ile 25 mikron çaplarındaki cam elyaf ipliklerini oluşturur. Bu iplikler de sıkı bir şekilde birleşerek lifleri ya da gevşek bir şekilde fitilleri oluşturur.

Bunlar daha sonra çeşitli kimyasallarla kaplanarak ipliklerin yapışma özellikleri oluşturulur ve aşınmaya karşı direnci arttırılır. Cam elyafı iyi bir kimyasal direnç ve kolay işlenebilirlik gösterir.

Tekne İnşasında Kompozitlerin Geleceği Üretim hacimleri arttıkça karbon fiberin maliyetleri düşer, bu nedenle karbon fiber levha (ve diğer profiller) tekne üretiminde daha yaygın hale gelir. Malzeme bilimi ve kompozit teknolojisi hızla ilerliyor ve yeni kompozitler karbon nanotüp ve epoksi karışımlarını içeriyor. Son zamanlarda, karbon nanotüpler kullanılarak inşa edilmiş bir gövdeye sahip küçük bir deniz gemisi konsept proje olarak teslim edildi.

Hafiflik, güç, dayanıklılık ve üretim kolaylığı, kompozitlerin tekne yapımında giderek artan bir rol oynayacağı anlamına gelir. Tüm yeni kompozitlere rağmen, fiber takviyeli polimer kompozitler, diğer egzotik kompozitlerle kesinlikle ortaklık içinde olacak olsa da, çok uzun yıllar burada kalacak.

Kaynak
1- Seda ATEŞ GÜMÜŞ, “MOTOR YAT ÖN DİZAYNI VE EKONOMİK ANALİZİNE ETKİ EDEN PARAMETRELER”, İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ 2- Yat İmalatında Kullanılan CTP Malzeme Ve İmalat Yöntemleri Bölüm I: El Yatırma Yöntemi, Çağın GENÇ ve A.Armağan ARICI 3- https://www.greelane.com/tr/bilim-teknoloji-matematik/bilim/composite-materials-in-boats-820410