Karbon Fiber Boru Nedir?

Teknoloji ve endüstri alanında elde edilen başarılar, malzeme biliminin de kendini geliştirmesine olanak sağlar. Bu gelişimler ışığında ortaya çıkan çok sayıda işlevsel, hayatı kolaylaştıran ürün bulunur. Bu ürünlerden bir tanesi de karbon fiber borulardır. Bu fiber borular, günümüzde pek çok üretim sürecini kolaylaştıran hafif ve dayanıklı ürünlerdir. Son derece kullanışlı olan bu ürün karbon elyafların birleştirilmesiyle elde edilir ve kompozit yapıya sahiptir. İnce ve uzun karbon atomları zincirlerinden oluşan bu ürünler, mükemmel mukavemet özelliklere sahip oldukları için endüstrinin pek çok alanında sık sık tercih edilirler. Bu fiber boruların özellikleri şu şekildedir:

• Yüksek mukavemet-ağırlık ve sertlik-ağırlık oranlarına sahiptir.
• Yorgunluğa karşı direnci yüksektir.
• Son derece düşük termal genleşme katsayısı (CTE) olduğu için boyutsal kararlılık gösterir.
• Koruyucu özelliklere sahiptirler.
• Röntgen şeffaflığı.

Karbon elyaf örgüleri boruların içinde kullanılır ve polimer reçineden destek alınarak birleştirilir. Üretim sürecinde yapılan bu işlemler, ortaya çıkan ürünün hem hafif hem de dayanıklı olmasını sağlar. Bu fiber boruların hafif ve dayanıklı yapıları göz önünde bulundurulduğunda bugün pek çok endüstride bu ürünlere yoğun talep olmasına şaşmamak gerekir. Titan ve alüminyum boruların bu ürünlere göre çok daha ağır olması, sektörde tercihleri değiştirmiş ve bu fiber boruları yaşamın her alanına sokmayı başarmıştır. Endüstrinin pek çok alanında kolay montaj ve uzun ömürlü kullanım sağlayan bu ürünler, ısı ve elektrik yalıtımı da yaptıkları için güvenli bir şekilde kullanılır. Bu ürünlerin endüstriye kattıkları faydalar göz önünde bulundurulduğunda, kullanımının ilerleyen dönemlerde daha da fazla yaygınlaşması beklenilir.

Bu fiber borular özel olarak işlenebilen ürünlerdir. Bu nedenle üst düzey işçilik ve en son teknoloji bir araya getirilerek çeşitli şekillerde karşımıza çıkabilir. Bu ürünlerin karşımıza çıkabileceği şekiller şu şekildedir:

• Kare karbon fiber boru
• Dikdörtgen karbon fiber boru
• Altıgen karbon fiber boru
• Oval karbon fiber boru
• Konik karbon fiber boru

Karbon Fiber Boru Kullanım Alanları

Bu fiber borular son zamanların parlayan ürünleridir. Her geçen gün daha fazla alanda yararlanılan bu ürünlerin mevcut pek çok kullanım alanı vardır. Bu ürünlerin en sık kullanıldığı alanlar ise şu şekildedir:

• Havacılık: Bu fiber borular; hafiflik, yüksek rijitlik, yüksek mukavemet, kararlı boyut ve iyi termal iletkenlik özellikleri sayesinde havacılık alanında çok sık kullanılan malzemelerdir. Güneş panelleri, antenler ve yapay uydu yapılarında bu borulara rastlanır.
• Karbon elyaf uçağı: Bu ürünler İHA projelerinde de yüksek performans gösterir. Uygun bölgelere yerleştirilirse bu projelerde yük kapasitesini ve dayanıklılığı arttırabilirler.
• Spor malzemeleri: Hokey sopalarından tenis raketlerine, golf sopalarına kadar pek çok alanda bu ürünleri görmek mümkündür. Bu malzeme kullanılarak vücut yapılarındaki hasar toleransından yararlanılıp motor pistlerinde pek çok hayat kurtarılmıştır.
• Askeri: Askeri teçhizatta güçlendirme ve ağırlık azaltma gibi özelliklere sahip olduğu için bu fiber boru, pek çok güvenlik ürününde karşımıza çıkabilir.
• Tıbbi uygulamalar: X ışınlarına karşı şeffaf bir ürün olması, bu fiber boruları tıbbi uygulamalarda bir numaralı ürün haline getirmiştir. Röntgen ve radyasyonla tedavi edilen uzuvları desteklemek amacıyla hastanelerde kullanılan görüntüleme ekipmanları, bu ürünü içerir.
• Otomobil endüstrisi: Bu borular, Supercar gövdeleri üretiminde kullanılır. Ancak gidişata bakılırsa bu ürünleri otomobil sektöründe çok yaygın bir şekilde görmek mümkün.
• Çevresel uygulamalar: Bu fiber borular çok iyi birer kimyasal arıtıcı olmaları ile bilinirler. Zararlı kimyasalların emilimi konusunda pek çok yerde karşımıza çıkabilir. Su arıtma sistemlerinde de kullanılır.

Karbon Fiber Boru Nasıl Üretilir?

Endüstrinin pek çok dalında karşımıza çıkan hem üretim hem de kullanım süreçlerini pratikleştiren bu fiber boruları üretmek için üç temel yöntem vardır. Bu yöntemleri şu şekilde sıralayabiliriz:

• Pultrüzyon
• Filament sarma
• Rulo sarma

Pultrüzyon: Piyasadaki pek çok fiber boru bu yöntem kullanılarak üretilir. Pultrüzyon işleminde Mandrel ve karbon lifler bir makineden çekilir ve eş zamanlı olarak kürlenir. Elde edilen borular, tüm lifler tek bir mükemmel paralel yönde ilerler. Bu nedenle de çok düşük bir burulma direncine sahiptir.    En küçük bir burulma yükü dahi boruyu ayırmaya yetebilir. Ayrıca çekme borular tipik olarak daha ağırdır (reçine bakımındansa daha zengindir), bu da sertliğin azalmasını sağlayan faktördür. Pultrüzyon yöntemiyle elde edilen borular rulo sarılı bir borudan daha gevşek toleranslara sahiptir.

Filament sarma: Bu işlemi bir olta makarasına misina sarmaya benzetebiliriz. Bu yöntem türlü uygulamalar için büyük bir tasarım esnekliği sunar. Karbon çekme, borunun çevresine belirli açılarda sarmal bir şekilde sarılır. Borular, burulma açısından eksenel olarak biraz daha az serttir ve daha güçlü olmasına rağmen alüminyumdan az sertliğe sahip ürünlerdir. Filament sarma diğer yöntemlere oranla daha pahalı bir üretim sürecidir ve genel olarak diğer yöntemlerden daha dayanıksız bir ürün üretir.   Bu sebeple, model roketçilik, otomotiv ya da diğer yapısal uygulamalar gibi darbe alacak eylemler için pek tercih edilmez.

Rulo sarma: Etrafına önceden emprenye edilmiş karbon fiber malzemenin sarıldığı ve oldukça hassas işlenmiş bir mandrel ile yapılır. Temel malzemenin elle sarılmasını, bir selofan sargının (tipik olarak polyester Mylar büzülme bandı) borunun çapı etrafında belirli bir gerilimde dikkatlice sarıldığı bir sarma işlemi takip eder. Bu adım için işin püf noktasıdır diyebiliriz. Yüksek kaliteli, yüksek performanslı bir boru üretmenin anahtarıdır. Boru sarılma işlemi sona erdikten sonra sertleşmesi için bir fırına sokulur. Sıcaklık yükseldikçe, büzme sargısının hafifçe genişlemeye çalışan mandrele/manşona karşı büzülmesine sebep olur. Ortaya çıkan sıkıştırma basınçları kusursuzdur ve bu da yoğunluğu ve fiber-reçine oranını dengeler.