Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

KOMPOZİTLER DÜNYASI VE OTOMOTİV. Kompozit malzeme ortam koşullarına dayanıklı, esnek ama yeterli mekanik dayanıma sahip olmayan plastik ve/veya polyester.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "KOMPOZİTLER DÜNYASI VE OTOMOTİV. Kompozit malzeme ortam koşullarına dayanıklı, esnek ama yeterli mekanik dayanıma sahip olmayan plastik ve/veya polyester."— Sunum transkripti:

1 KOMPOZİTLER DÜNYASI VE OTOMOTİV

2 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 bir araya 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 bir çok 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.

3 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 yalnızca 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.

4 DÜNYADAKİ GELİŞMELER Kompozit sanayi geçen 30 yıl içerisinde global ekonomik büyümeye ve anahtar sektörlere (bina ve inşaat, rüzgar enerjisi, uzay ve havacılık, otomotiv vb.) daha fazla penetrasyon (nüfuz etme) becerisine dayanarak uzun süreli bir gelişme göstermiştir. 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.

5 Otomotivde Kompozit Malzeme Penetrasyonu 5

6 Kompozit malzemelerin Dünya ölçeğinde dağılımı hacim ve değer olarak farklılıklar göstermektedir. Değer olarakHacim olarak Uzay ve Havacılık23%Yapı ve İnşaat26% Taşımacılık ve Otomotiv22%Taşımacılık ve Otomotiv25% Yapı ve İnşaat14%Elektrik ve Elektronik16% Rüzgar Enerjisi12%Tüketim Malları8% Elektrik ve Elektronik12%Rüzgar Enerjisi7% Tüketici Malları9%Boru ve Tank7% Denizcilik5%Uzay ve Havacılık5% Boru ve Tank2%Denizcilik5% Diğer1%Diğer1%

7 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. Kompozitlerin alternatif malzemelere (çelik, alüminyum vb.) göre çekiciliği aşağıdaki faktörlerden dolayıdır. Kompozitler düşük yoğunluğa karşın mükemmel dayanım ve rijitlik sağlamaktadır. Bu özellikleri nedeniyle yenilenemeyen fosil yakıtların kullanıldığı taşıt araçlarında metalik malzemelere karşı ilgi çekici bir alternatif sunmaktadırlar. Kompozit malzemelerin kullanımı ile sağlanan ağırlık azaltımı toplam maliyeti ve yakıt tüketimini azaltmaktadır. Bir taşıt aracında her 45 kg ağırlık azaltımı %2-3 yakıt tasarrufuna neden olmaktadır. Kompozitin hafifliği (çelikten 4 kat, alüminyumdan 1,5 kat) kompozitlerin çeşitli sanayilerde kullanımlarının artmasını sağlayan ana faktörlerden biridir. Şöyle ki, yakıt fiyatlarında ki artışın telafi edilebilmesi amacıyla ağırlığın ve dolayısı ile de toplam maliyetin azaltılması amacıyla havacılık sektöründeki kompozit malzeme kullanımının 2010 yılında 9% iken, 2015 yılında 12% olması beklenmektedir.

8 Uzun yıllardır cam elyaf takviyeli kompozitler konteyner, gemi ve tekne gövdesi, otomotiv parçaları gibi ürünlerde, karbon ve aramid elyaf ise daha yüksek performanslı ürünler gerektiren uzay ve havacılık sanayiinde kullanılmaktadır. CO 2 salımlarını azaltmak için kabul edilen regülasyonlar ve yürütülen çalışmalar otomotiv sektöründe de karbon elyaf kullanımının yaygınlaşması yönünde gelişmelere yol açmaktadır. Karbon elyaf kullanarak çeliğe göre %60, alüminyuma göre %30 ağırlık azaltımı yapmak mümkündür. 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.

9 Bu ve benzeri özellikler kompozit malzemelerin diğer alternatif malzemelerden (çelik, alüminyum vb.) ana donatılarda da pay almasını sağlamaktadır. Kompozit malzemeler, çeşitli uygulama alanlarının birbirinden farklı beklentilerine cevap verebilme özelliklerinden dolayı tercih edilmektedirler. Otomotiv Sektörünün kompozit malzemelerden beklentilerini şöyle sıralayabiliriz. Düşük maliyet Yüksek üretim hızı Ağırlığın azaltılması Yeni tasarım kolaylığı Dış aksamda “A” sınıfı yüzey beklentisi Gövde ve iç aksamlarda ısı dayanımı (40-200F)

10 Otomotivde Kompozit Kullanımı Yönünde Temel Etkiler Daha hafif araçlar üretme yönündeki eğilim Daha az ağırlık= Daha az yakıt tüketimi= Daha az CO2 salımı= Yakıt tasarrufu= Daha ekonomik kullanım CO 2 salımlarına ilişkin regülasyonlar Avrupa’da 2015 hedefi: 120 g/km ABD’de 2015 hedefi: 200 g/km Hafif MalzemeAğrılık Azaltımı Magnezyum%30-70 Karbon elyaf takviyeli polimer %50-70 Aluminyum ve Aluminyum matrisli kompozitler %30-60 Titanyum%40-55 Cam elyaf takviyeli polimer %25-35 Gelişmiş yüksek mukavemetli çelik %15-25 Yüksek mukavemetli çelik %10-28 Kaynak: Friedrich, K., Almajid, A. A.: Manufacturing Aspects of Advanced Polymer Composites for Automotive Applications, APPL. COMP. MAT. 20,2 (2013) Çözüm: düşük özgül ağırlıklı ve özgül dayanımlı malzemeler kullanmak 10

11 Otomotivde İleri Kompozit Kullanımı Projeksiyonlar: 2022’de 453,600 ton! 11

12 TÜRKİYEDEKİ GELİŞMELER Dünyamızda enerji talebi gittikçe artarken kaynakların azalması, enerji maliyetlerinin yükselmesine neden olmuştur. Araştırmacılar, yatırımcı ve girişimciler ucuz, temiz ve alternatif enerji kaynaklarının kullanıldığı makine ve sistem arayışlarına yönelmişlerdir. Kompozit Sektörü bu arayışların tam merkezinde yer almakta, kompozit malzemenin avantajları yeni çözümleri kolaylaştırmaktadır. Otomotiv Sektörü bu arayışların en yoğunlaştığı alanlardan biridir.

13 Türk Otomotiv Endüstrisi’nde 1960’lı yıllarda Anadol otomobillerin kaportasıyla başlayan kompozit kullanımı, 1970’li yıllarda otobüs, kamyon ve hafif ticari araçların üretiminde de devam etti. Otobüs üretiminde küçük ölçekte başlayan kompozit kullanımı, havalandırma kanalları ve havalandırma sisteminin dış kabuk uygulamalarıyla sektörün hizmetine girdi. El yatırması yöntemiyle yapılan bu uygulamalar başlangıçta seri üretimin ihtiyaçlarını karşılamakta yetersiz kalıyordu. Kompozit malzeme üretim yöntemlerinin geliştirilmesi, toplu ulaşım sektöründeki kompozit kullanımının artmasını sağladı. Ülkemizde şehirleşme oranındaki hızlı gelişme ve nüfus artışı, otomotiv sektörünün büyümesini sağlamış, buna paralel olarak kompozit malzeme talebinde hızlı artışlar olmuştur. Günümüzde toplu ulaşım araçlarını oluşturan otobüs, kamyon, tren ve metrolarda kompozit malzeme, klasik metal malzemelere göre hafiflik, dayanıklılık, anti korozif yapı, montaj kolaylığı ve tasarım çeşitliliği sağlaması nedeniyle tercih edilmektedir. Kompozit malzemelerin otomotiv sektöründeki kullanım yerleri çeşitlenmiş, kalite ve miktar olarak gelişme göstermiştir.

14 Şehirler arası otobüslerde koltuk kompozit kabuk her iki tarafı düzgün, dalgasız parlak SMC – BMC sıcak kalıplama yöntemi ile, şehir içi otobüslerde, metro ve tramvaylarda alev ilerletmeyen kompozit oturma birimleri SMC – BMC yöntemiyle, şehirler arası ve içi otobüslerin kompozit iç tavan kaplamaları ve havalandırma kanalları SMC yöntemiyle, port bagaj parçaları, şöför mahalli kompozit gösterge panelli, ön ve arka kompozit tamponlar, ön ve arka kompozit far panelleri, motor havalandırma panelleri infüzyon ve el yatırma yöntemiyle üretilmektedir.

15 Tren, tramvay ve metro vagonlarında kompozit prepreg ve dokuma malzeme türleri artan oranlarda maliyet ve ağırlık düşürmek amacıyla kullanılmaktadır. Önceden reçine emdirilmiş elyaflara prepreg denir. Reçinenin elyaflara emdirilme işlemleri başka imalatçılar tarafından gerçekleştirilir. Bu imalatçılar fiberlere emdirilmiş bu reçineleri kısmen sertleştirirler ve rulolara sararak kompozit malzeme imalatçılarına sevk ederler. Bu şekilde hazırlanan kompozit parça hammaddeleri prepreg olarak adlandırılırlar. Prepreg tabakalar istenilen kat ve kesitte sıcak kalıplama veya otoklav yöntemiyle birleştirilerek mukavemet oranları arttırılır. İskelette ağırlığın düşürülmesi enerji tasarrufu sağlamakla beraber daha hızlı araçların geliştirilmesine katkıda bulunmaktadır. Ayrıca trenlerde malzemelerin yüksek katılığa sahip olmaları iskeletin desteklenmesine gerek olmaması anlamına gelmektedir ki böylece yolcu taşıma bölümüne ayrılan mekan artırılabilmektedir. Tren konstrüksiyonunda kolay ve hızlı değişebilen genellikle prepreg levhalar kullanılır. Böylece tekil zarar gören paneller hızla değiştirilebilmektedir.

16 Ulusal ve uluslar arası rakabetin en yoğun yaşandığı otomotiv sektörü içinde yer alan firmaların kökleşmiş arge servisleri Pazar avantajı sağlamaya yönelik çözümler ve yeni arayışlar içindedir. Toplu ulaşımın temel sorunlarından olan, daha temiz çevre, enerjinin ekonomik kullanımı ve alternatif enerji kullanımına ilişkin çözümler, kompozit malzemelerin sunduğu avantajlarla örtüşmektedir.

17 TAŞIMACILIK VE OTOMOTİVDE KOMPOZİTLERİN KULLANILDIĞI ALANLAR  Karayolu işaretleri  Tampon ve çamurluklar  Kaporta parçaları  Frigorifik kamyon kasaları  Makaslar  Şaftlar  Kamyonet kabinleri  Rüzgar deflektörü  Treyler gövde panelleri  Araç kapıları ve gövde panelleri  Traktör parçaları  Motosiklet parçaları  Banliyö trenleri araç koltukları ve tutamakları  Fren ve debriyaj balataları

18 Araçlarda kompozit parça kullanımı Kabin içi parçalarÖn panel (dashboard) Fonksiyonel parçalarYakıt ve su deposu Dış gövde parçalarıKapı panelleri, tamponlar Yarı-yapısal parçalarFront end, koltuk çerçevesi, taban Yapısal ParçalarŞasi, kokpit 18

19 ApplicationOEM-ModelComposites TypeDriver for Use of CompositesLaunch Year Roof Compartment Cover, Trunk Lid BMW M6 ConvertibleGlass CompositesWeight Reduction2013 Wheel RimsDaimler Smart’s Third- Generation Electric Drive Glass CompositesLight Weight, Stunning Look2012 Instrument Panel, Inner Door Modules Land Rover – EvoqueGlass CompositesLight Weight & Fuel Economy Engine-mounted Oil- filter Module Chrysler Pentastar Engines Glass CompositesThermal Requirements for Cooling- System Components Door ModuleFaurecia’s Jeep Liberty SUV Glass CompositesWeight Reduction2010 Air-intake manifold system General Motors V6 Engine Glass CompositesWeight Saving, Better Acoustic Performance 2010 Air-intake manifold system Volkswagen Gasoline Engines Glass CompositesWeight Saving, Better Acoustic Performance Fluid Filter ModuleDaimler AGT- MercedesGlass Composites38% Weight and 16% Cost Reductions

20 Orta sınıf araçlarda doğal, cam, karbon elyaftan yapılmış otomobil parçaları 20

21 ApplicationOEM-Model Composites Type Driver for Use of Composites Launch Year Composite Passenger CellBMW i3Carbon Composites Light Weight2013 Car RoofMcLaren MP4-12C SpiderCarbon Composites Light Weight2013 Car RoofBMW M6 CoupeCarbon Composites Light Weight2012 Body Aerodynamics KitCallaway Corvette RPO B2KCarbon Composites Light Weight2012 Cabin Frame, Floor Panel, Roof Pillars, Hood, Transmission Tunnel, and Rear Floor Lexus LFACarbon Composites Light Weight2012 Body Aerodynamics KitLamborghini Aventador LP700-4 LE-CCarbon Composites Light Weight2012 Front and Rear Bumpers, Bumper Grilles, Side Skirts, and Mirror Covers Lamborghini Aventador LP700-4Carbon Composites Light Weight2012 Panels on Interior DoorLamborghini Murcielago SP670-4 SV Twin Turbo Carbon Composites Light Weight, Stunning Look 2012 Front & Rear Fenders, Trunk Lid and Door Sills Aston Martin V12 ZagatoCarbon Composites Light Weight2012

22 BMW Megacity i3 Elektrikli Araba 22

23 Lüks araçlarda karbon elyaf parçalar 23

24 Lüks araçlarda karbon elyaf parçalar Lamborghini Aventador 24

25 Carbon Fiber SupplierToray CompanyDaimler Year2011 TypeJoint Venture DescriptionManufacturing of automotive CFRP parts Carbon Fiber SupplierSGL Carbon CompanyBMW Year2010 TypeJoint Venture DescriptionManufacturing of automotive CFRP parts Carbon Fiber SupplierSGL Carbon CompanyVolkswagen Year2011 TypeSGL Stake Acquisition DescriptionVW bought 8% stake in SGL Carbon Carbon Fiber SupplierToho Tenax CompanyGeneral Motors Year2011 TypePartnership DescriptionCo-develop technology to improve fuel economy KARBON ELYAF ÜRETİCİLERİ İLE OTOMOTİV ŞİRKETLERİNİN İŞBİRLİKLERİ

26 OTOMOTİV SEKTÖRÜNDE KOMPOZİT UYGULAMALAR GÖVDE PANELLERİ/PARÇALARI KOMPOZİT MALZEMEÜRETİM METODU İç Tavan Poliüretan, Düşük Ağırlıklı Takviyeli Termoplastik (LWRT) Reçine Enjeksiyon Kalıplama, Enjeksiyon Kalıplama Hava Emme Manifoldu Kısa Elyaflı Termoplastik(SFT)Enjeksiyon Kalıplama Ön Taraf Taşıyıcıları Uzun Elyaflı Termoplastik(LFT), Hazır Kalıplama Bileşimi(SMC) Enjeksiyon Kalıplama, Pres Kalıplama Tompon Kirişleri Cam Keçe Takviyeli Termoplastik Levha (GMT), Hazır Kalıplama Bileşimi (SMC), Poliüretan Enjeksiyon Kalıplama, Pres Kalıplama, Reçine Enjeksiyon Kalıplama Çamurluklar Hazır Kalıplama Bileşimi (SMC), Likit Kompozit Kalıplama (LCM) Pres Kalıplama Davlumbazlar Hazır Kalıplama Bileşimi (SMC), Likit Kompozit Kalıplama (LCM) Pres Kalıplama

27 KOMPOZİT OTOMOTİV PARÇALARI ÜRETİM PROSESLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI PROSESBAŞLANGIÇ YATIRIMIÜRETİM HIZI Enjeksiyon Kalıplama (Injection Molding)Yüksek Üfleme Kalıplama (Blow Molding)YüksekDüşük Pres (BMC) KalıplamaYüksekOrta Pres (SMC) KalıplamaYüksekOrta Pres (GMT) KalıplamaYüksekOrta Reçine Enjeksiyon Kalıplama (RIM)DüşükOrta Reçine Transfer Kalıplama (RTM)Düşük Termoform (Thermoforming)DüşükOrta

28 KİLİT KAVRAMLAR 2011 yılında Küresel Otomotiv Kompozit Malzeme Pazarı 2.8 Milyar $ değerinde idi. Cam Elyaf Takviyeli Polimerik Kompozitler düşük işleme maliyetinden dolayı hacimsel olarak maliyet avantajına sahiptir. Kompozit Malzeme Maliyetinin Yüksekliği ve miktarsal olarak Yüksek Hacimli Uygulamalar için uygun üretim metodunun olmayışı hala gelecekteki büyüme açısından sınırlayıcı faktörler olmaya devam etmektedir. Karbon Elyaf kullanımı üst sınıf ve premium segment de ki araçlar ile sınırlı kalmaktadır. Miktarsal olarak Yüksek Hacimli Uygulamalarda, düşük maliyetli Karbon Elyafının piyasaya çıkması kompozitlere yeni ufuklar açacaktır. ABD den sonra AB de Otomotiv Uygulamalarında kayda değer kompozit kullanım oranına sahiptir. Asya-Pasifik ve Dünyanın diğer bölgelerinde yer alan gelişmekte olan ekonomiler, gelecekte, Otomotiv Uygulamalarında kompozit kullanımını giderek arttıracaklardır. Küresel Otomotiv Kompozit Malzeme Pazarının 2017 yılına kadar yaklaşık olarak 7% yıllık bileşik büyüme oranında gelişeceği tahmin edilmektedir.

29 AVANTAJLAR Düşük Ağırlık: Cam Elyaf Takviyeli Plastikler parça ağırlığını % civarında azaltırken Karbon Elyaf Takviyeli Plastikler 40-60% civarında azaltabilmektedirler. Mükemmel Korozyon Dayanımı. Mükemmel Fatig Mukavemeti. Maliyet Tasarruflu Şekillendirme ve Sistem. DEZAVANTAJLAR Yüksek Malzeme Maliyeti. Yüksek Hacimli Uygulamalar için uygun üretim proseslerinin olmayışı.

30 OTOMOTİV UYGULAMALARINDA KULLANILAN MALZEMELERİN FİYAT PERFORMANS KARŞILAŞTIRMASI Araç Başına Ortalama Miktar (Lbs) Performans/Fiyat Oranı (Mukavemet/$) Doğal Elyaf Takviyeli Kompozitler Cam Elyaf Takviyeli Kompozitler Aluminyum Çelik MALZEME ARAÇ BAŞINA ORTALAMA MİKTAR (LBS) PERFORMANS / FİYAT ORANI (MUKAVEMET/$) ÇELİK20001,1 ALUMİNYUM6000,2 CAM ELYAF TAKVİYELİ KOMPOZİTLER 770,7 DOĞAL ELYAF TAKVİYELİ KOMPOZİTLER 351,5 Kaynak: Lucintel Çeliğin özgül ağırlığı dikkate alındığında, göreceli performansı kompozitlerle kıyaslanabilir…………..

31 OTOMOTİV UYGULAMALARINDA KULLANILAN MALZEMELERİN FİYAT PERFORMANS KARŞILAŞTIRMASI Araç Başına Ortalama Miktar (Lbs) Performans/Fiyat Oranı (Özgül Mukavemet/$) Doğal Elyaf Takviyeli Kompozitler Cam Elyaf Takviyeli Kompozitler Aluminyum Çelik MALZEME ARAÇ BAŞINA ORTALAMA MİKTAR (LBS) PERFORMANS / FİYAT ORANI (ÖZGÜL MUKAVEMET/$) ÇELİK20000,15 ALUMİNYUM6000,08 CAM ELYAF TAKVİYELİ KOMPOZİTLER 770,36 DOĞAL ELYAF TAKVİYELİ KOMPOZİTLER 351,15 Kaynak: Lucintel ….ancak eşit hacimlerde Cam Elyaf Takviyeli Kompozitlerin Aluminyum ve Çeliğe üstünlük sağlamalarının yanısıra Doğal Elyaf Takviyeli Kompozitlerin güçlü penetrasyon potansiyelleri mevcuttur.


"KOMPOZİTLER DÜNYASI VE OTOMOTİV. Kompozit malzeme ortam koşullarına dayanıklı, esnek ama yeterli mekanik dayanıma sahip olmayan plastik ve/veya polyester." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları