OTOMATİK ŞERİT YERLEŞTİRME (ATP)
Otoklav prosesinde (bkz.vakum torba kalıplama,basınçlı torba kalıplama, otoklav kalıplama bölümü) malzemenin uygulanmasında otomasyon, otomatik şerit yerleştirme (ATP) yöntemiyle sağlanmaktadır. Otomatik şerit yerleştirme, yüksek teknolojili yapısal kompozit üretimi için kullanılan bir yöntemdir. Reçineye emdirilmiş cam elyafı takviyeleri (Prepreg) işlemeyi kolaylaştırmak amacıyla, katlar arasında kağıt ya da Şlm kullanılarak bant şeklinde biçimlendirilir. Prepreg şeritler, çeşitli genişliklerde otomatik olarak kalıp yüzeyine döşenir. Modern bilgisayar ekipmanları bu şeritlerin kontrollü olarak, kalıp yüzeyine çok hassas bir şekilde döşenmesini sağlayabilir. Düz ve karmaşık yüzey geometrileri bu yöntemle üretilebilir. ATP prosesinin, takviye malzemeleri ve reçinelerin hizalanması ve kalıp üzerine yerleştirilmesi konusunda çok hassas bir sistem olması nedeniyle, havacılık, uzay sanayi ve askeri araç gereç üretiminde kullanılan, yüksek teknolojili kompozit uygulamalarının artmasını sağlaması beklenmektedir. Bu uygulamalara örnek olarak; uçak kanatları, şaplar gibi yüksek dayanım, maksimum sertlik, haŞşik istenen uygulama alanları gösterilebilir.
SANTRİFÜJ KALIPLAMA
Santrifüj kalıplamada takviye malzemeleri ve reçineler yüksek bir çevresel hızla dönmekte olan kalıp iç yüzeyine uygulanır. Bu kalıplama yöntemi sayesinde her iki yüzü düzgün,rijit, borusal parçaların üretimi mümkündür. Santrifüj (Merkezkaç) kuvveti, reçine (CE 88,CE 89) ile temas eden takviye lişerinin (KCR 6) ıslanmasını sağlamaktadır. Bu yöntemle üretilen parçanın kalıbın iç yüzeyine temas eden dış kısmı, ürünün düzgün yüzünü temsil eder.
Santrifüj kalıplama yöntemi ile üretilen parçalarının iç yüzeyine ince bir yüzey oluşturacak şekilde saf reçine püskürtülerek, kompozit parçanın kimyasal dayanımı artırılabilir. Yüzey daha düzgün hale getirilebilir. Büyük çaplı kompozit borular ve tanklar ticari olarak santrifüj kalıplama yöntemiyle üretilmektedir. Santrifüj kalıplamanın avantajları, düzgün dış yüzeylerin elde edilmesi ve uçucu organik gazların proses sırasında kontrol edilebilmesidir. Başlıca dezavantajı ise, büyük boyuttaki kalıpların döndürülebilme sorunu ve iç yüzeye tül uygulamasının zorluğudur.
DEVAMLI LEVHA
Devamlı levha prosesi; opak veya şeffaf görünümlü düz paneller, kamyon treyler panelleri, buzdolabı kaplamaları, saniter malzemeler, yol işaretleri v.s gibi bir çok farklı uygulama alanında kullanılan bir yöntemdir. Genellikle 3 metreye kadar genişliği olan ve yüksek kapasitede üretim yapabilen makinelerde, takviye malzemeleri ve reçineler, proses boyunca çekilen bir plastik Şlm üzerinde bir araya getirilmektedir. İkinci bir plastik Şlm takviye malzemesi (KCR 1, KCR 7, KCR 5) ve reçine (CE 53, CE 55) üzerine yayılmakta, hemen sonrasında ise genellikle rulolarla karışımın homojen hale getirilmesi ve hava kabarcıklarının atılması sağlanmaktadır. Sertleşme, fırın içerisinde gerçekleştirilir. Levhalar otomatik olarak, eni boyunca trimlenir, istenilen uzunluklarda otomatik olarak kesilir. Özel yüzey efektleri elde etmek amacıyla daha sonra kaldırılan şeffaf koruyucu Şlm tabakaları kullanılır. Keçe ve kırpılmış Ştil şeklindeki cam elyafı takviye malzemelerinin her ikisi de bu proseste kullanılmaktadır. Polyester ve su dayanımını arttırmak amacıyla kullanılan modifiye akrilik polyesterler, devamlı levha prosesinde en çok kullanılan reçinelerdir.
EKSTRÜZYON
Takviyeli ve takviyesiz termoplastiklerden kompozit ürün elde etmeye yönelik bir prosestir. Bu proses üç temel aşamadan oluşur. Viskoziteyi düşürmek üzere malzemenin ısıtılması, şekillendirilmek üzere malzemenin metal kalıba aktarılması ve parçanın soğumasıyla istenilen profilin elde edilmesi. Ekstrüzyonla üretilen parçalar, genellikle parça boyunca aynı kesite sahiptir. Bir çok termoplastik malzeme bu yöntemde kullanılabilir. Takviyeli termoplastiklerin ekstrüzyonu,takviyesiz termoplastiklerin ekstrüzyonu kadar yaygın değildir. Takviyeli parçalar, takviyesiz olanlara oranla daha yüksek sertlik ve mukavemet özellikleri sağlamaktadır. Uzun elyaf ile takviye edilmiş termoplastiklerin ekstrüzyonuyla üretilen parçalar, konvansiyonel olarak takviye edilmiş termoplastik ürünlerdeki yüksek rijitlik ve mukavemet özelliklerine ek olarak, darbe dayanımı da kazanmaktadır. Bir çok farklı malzeme tek bir proŞlde kullanılabilir. Çok bileşenli malzemelerin ko-ekstrüzyonu parçanın farklı bölgelerinde farklı malzemeler kullanılabilmesine imkan tanır. Örnek olarak yumuşak kenarlı, sert parçalar.
PREPREG KALIPLAMA (KALIPLAMA ÖNCESİ REÇİNE EMDİRİLMİŞ TAKVİYE ÜRÜNLERİ)
Yüksek teknolojili kompozit uygulamalarında, prepreg malzemeler yaygın olarak kullanılmaktadır. Kolay işlenebilir bir kalıplama malzemesi elde etmek üzere, reçine ve takviye malzemesinin birleştirilmesi yöntemidir. Elyafın çok doğru bir biçimde yerleştirilmesinin gerekli olduğu uygulamalarda otomatik şerit yerleştirme (ATP) tekniği kullanıldığında veya kalıp yüzeyine el yatırması işleminin özenle yapılması gerektiğinde kullanılan bir yöntemdir. Prepreg malzemede, takviye/reçine oranının çok hassas bir şekilde kontrol edilmesi, son ürünün elde edilmesinden önce, malzeme kalite kontrol testlerinin yapılabilmesine olanak tanımaktadır. Prepregde takviye malzemesi olarak devamlı lişer, keçeler, düz dokumalar ve kumaşlar kullanılmaktadır. Reçine olarak polyester, epoksi ve fenolik reçineler yanı sıra, polyester, polietereterketon (PEEK) ve polifenilensulfür (PPS) gibi termoplastiklerin bir kısmı da prepreg üretiminde kullanılmaktadır.
ROTASYON KALIPLAMA
Rotasyon kalıplama, içi boş ve eksiz olması gereken, basınçlı su, su arıtma tankları, Şltreler gibi ürünlerin kalıplanmasında kullanılmaktadır. Bu yöntemde, takviye malzemesi ve reçine kapalı bir kalıp içine yerleştirilmektedir. Kalıplar eşzamanlı olarak iki yönde dönerek, hem kalı p içindeki malzemenin karışmasını, hemde kalıp iç yüzeyinin malzeme ile kaplanmasını sağlar. Kalıplama süreci; ısıtma, soğutma, kalıptan alma ve yeniden yükleme olmak üzere dört aşamadan oluşmaktadır.Yakın zamana kadar bu yöntemde termoplastik reçineler tercih edilmekteydi. Günümüzde ise, şebeke yapısı (cross-link) oluşturabilen polietilenler ve bazı termoset reçineler kullanılabilmektedir. Bu yöntemin avantajları ise, düşük sermaye yatırımı, karmaşık şekilli parçaların kalıplanabilmesi, minimum Şre ve kontrol edilebilir gaz emisyonudur.
RİJİTLEŞTİRİLMİŞ TERMOPLASTİK LEVHA
Termoform ile şekillendirilen termoplastik levhaların arka yüzeyinin takviye edilerek rijitleştirilmesi yöntemidir. Bu yöntemde, akrilik veya ABS gibi takviyesiz termoplastik plaka yumuşama noktasına kadar ısıtılır ve vakum ya da basınçla ürüne son şekli verilir. Şekillendirilen plakalar soğutulduktan sonra, plaka arka yüzeyi, el yatırması veya püskürtme gibi açık kalıplama yöntemleriyle polyester reçine ve cam elyafı takviyesi uygulanarak rijit hale getirilir. Kamyon kabinlerindeki yolcu yatağı, port bagaj, tesisat boruları ve bazı denizcilik uygulamaları gibi büyük parçaların yanı sıra, küvet ve duş tekneleri, lavabolar da bu kalıplama yöntemiyle üretilmektedir.
Vakum Torba Kalıplama / Basınç Torba Kalıplama / Otoklav Kalıplama
Uçak ve uzay endüstrisi ve talep edilen birçok son ürün alanında high-tech kompozit malzemelerinin kullanımı, özel kompozit kalıplama yöntemlerinin gelişmesini sağlamıştır. Bu prosesler, ticari amaçla üretilen kompozit malzemelerin kullanımı açısından küçük bir tonaja sahip olmasına rağmen, özel ya da performansın kritik olduğu uygulamalarda kullanılır. El yatırmasıyla benzerlik göstermektedir.Belirgin olan fark ise, sertleşme işlemi sırasında
basınç uygulanmasıdır. Bu kalıplama yöntemlerinin her birinde malzeme uygulama aşamasında, ıslak sistemler ve prepregler kullanılır. Islak sistemlerde keçe veya dokunmuş fitil takviyeleri kalıba yerleştirilir. Sıvı reçine, takviye malzemesi yüzeyine uygulanır. Kolay şekillenebilir plastik bir film (torba diye de adlandırılır), reçine emdirilmiş takviye malzemesinin üzerine yerleştirilerek, parçanın çevresinde kalıba yapıştırılır. Islak sistem yerine prepreg kullanıldığında, levhalar ve şeritler kalıp yüzeyine el ile ya da ATP yöntemiyle yerleştirildikten sonra, plastik film kaplanır. Vakum torba kalıplamada, kalıp yüzeyi ile plastik Şlm (torba) arasındaki hava vakumlanır. Islak sistem kullanıldığında, önce reçine takviye malzemesine emdirilir. Daha sonra, sertleşme tamamlanana kadar vakum uygulanarak, plastik filmin atmosferik basınç altında kalması sağlanır. Sertleşme süreci, ayrıca ısı uygulanarak da hızlandırılabilir. Basınç torba kalıplama, atmosferik basınçtan daha yüksek basınçların kullanılması gereken uygulamalarda kullanılır. Bu yöntemde prepreg veya yaş sistem malzemeleri kullanılabilir. Esnek plastik film reçine emdirilmiş takviye malzemesi üzerine yerleştirildikten sonra, yaklaşık 3,5 bar’lık basınç sertleşme tamamlanana kadar plastik film yüzeyine uygulanır.
Otoklav kalıplamayla vakum ve basınçlı torba kalıplama yöntemleri kombine edilmiştir. Prepreg veya ıslak sistemlerin her ikisi de kullanılır. Kalıp ve kompozit parça üzerine önce vakum uygulanır, daha sonra sertleşme reaksiyonu için otoklava yerleştirilir. Bu arada vakum uygulamasına devam edilir. Isı ve dış basınç yüksek basınçlı buhar kullanılarak sağlanır. Günümüzde bir çok yüksek performanslı kompozit uçak parçası, bu yöntemle üretilmektedir.
VAKUM DESTEKLİ REÇİNE ENJEKSİYON KALIPLAMA (VARTM)
SCRIMP (Seeman Composites Resin Infusion Molding Process) firması tarafından patenti alınan bir infüzyon yöntemidir. Geleneksel vakum torba kalıplamadan farklı olarak, kuru malzeme bir kalıp içine yerleştirilir ve reçine vakum altında, kuru malzeme arasından süzdürülür. Kalıp tamamen doldurulduktan sonra, çevresinde esnek bir film yayılarak vakum uygulanır. Kuru malzeme sıkıştırılarak hava dışarı atılır. Patentli kılcal borular, vakum altında reçinenin dağılımı için kullanılır. Reçine sertleştirme reaksiyonu istendiği takdirde ısı uygulanarak hızlandırılabilir. Genellikle, SCRIMP (VARTM) yöntemiyle ağırlıkça %70 elyaf içeren, boşluksuz laminat üretimi sağlanabilir. Bu proses ile haŞf, uzay sektörü ve yüksek teknoloji ürünleri sektörü için üstün niteliklilaminatlar elde edilir.
İKİNCİL İŞLEMLER
Çapak alma, cıvata ve perçin deliği açma, yapıştırma ve boyama işlemlerini kapsamaktadır.
Çapak alma: Bir çok sertleşmiş parçada, proses ve kalıp toleranslarına bağlı olarak fazlalıklar bulunur. Bu fazlalıklar elle veya aletle giderilir.
Delik açma: Kalıpçı ve tasarımcının önerisine göre matkap veya zımba gibi aletler kullanılmaktadır.
Yapıştırma: Kompozitlerin yapıştırmasında üç farklı yapışkan kullanılır. Doymamış polyesterler, epoksiler ve poliüretanlar. Bir çok durumda, üretici bu parçaları kompozit yapımında kullanılan aynı reçine ile yapıştırır. Epoksi yapıştırıcılar, yüksek sıcaklıkla karşılaşılan durumlarda kullanılır. Poliüretanlar, tasarımın gereklerine göre belirlenen tek ve çift komponentli sistemlerin her ikisinde de tercih edilebilir. Yapıştırıcının cinsi, kullanımı üretici ve tasarımcı tarafından beraberce tespit edilmelidir.
Boyama: Kompozit parçalar estetik ve teknik amaçlı olarak boyanabilir. Parçaların boyanması, yapıdaki diğer bileşenlerle renk uyumu elde edilmesini sağlar. Bir süre sonra UV ışığı (güneş ışığı) ile yüzeyler bozulabilir. Boyama ayrıca lişerin dış etkilerden korunmasına da yardımcı olur. Bir çok reçine üreticisi reçineye uygun olan boyayı da beraber pazarlamaktadır.