Yapay zekadan makale özeti
- Kısa
- Ayrıntılı
- Bu video, Bursa Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi Orman Endüstri Bölümü'nde doçent olarak çalışan ve Almanya'da biyo-malzemeler üzerine doktora yapmış bir akademisyenin sunduğu teknik bir webinar sunumudur.
- Sunum, biyokompozit malzemelerin tanımı, özellikleri, doğal lif kaynakları (keten, kenevir, ahşap), üretim yöntemleri ve uygulama alanlarını kapsamlı şekilde ele almaktadır. İçerik, kompozit malzemelerin genel tanımı ile başlayıp, biyokompozitlerin çevresel avantajları, doğal liflerin cam liflere göre faydaları ve özellikle otomotiv sektöründeki kullanım alanlarına odaklanmaktadır.
- Sunumda ayrıca biyokompozit malzemelerin otomotiv sektöründeki tarihsel gelişimi, günümüzde Mercedes, Toyota, Volkswagen, BMW gibi markaların bu malzemeleri kapı panelleri, koltuk arkalıkları ve bagaj bölümleri gibi iç parçalarda kullandığı detaylı tablolarla anlatılmaktadır. Doğal lif takviyeli kompozitlerin enerji tasarrufu, karbondioksit emisyonu azaltma ve ağırlık düşürme gibi avantajları ile sıcaklık ve kimyasallara karşı dayanıklılık eksikliği gibi dezavantajları da ele alınmaktadır.
- Sunumun Tanıtımı
- Bursa Teknik Üniversitesi Orman Fakültesi Orman Endüstri Bölümü'nde doçent olarak çalışan sunucu, 2021-2022 döneminde Teknik Akademi webinarlarının ilk seminerini verecektir.
- Sunumun konusu çevre dostu biyokompozitler olup, biyokompozitlerin önemini, üretim yöntemlerini, uygulama alanlarını ve çevresel avantajlarını inceleyecektir.
- İçerik olarak kompozit nedir, biyokompozit nedir, doğal lif kaynakları, üretim yöntemleri ve uygulama alanları ele alınacaktır.
- 02:49Kompozit Malzemeler
- Kompozit malzemeler, en az iki farklı malzemenin makroskopik seviyede çözünmeyecek şekilde birleşmesiyle oluşan mühendislik malzemeleridir.
- Kompozitlerin amacı, bileşenlerin tek başına iken mevcut olmayan özelliklerin geliştirilmesi ve daha üstün bir malzeme elde etmektir.
- Kompozit bileşenleri arasında atomik seviyede kimyasal bağı kurmazlar ve genellikle makroskopik seviyede gözle görülebilirler.
- 05:40Kompozitlerin Kullanım Alanları
- Kompozitler günlük hayatta rüzgar türbinlerinin kanatlarında, spor araçlarında, uçaklarda ve yapı sektöründe yaygın olarak kullanılmaktadır.
- Kompozitlerin kullanım alanlarında otomotiv sektörü ağırlıklı olup, yapı sektörü, uzay, denizcilik, elektronik parçalar ve kullanıcı ürünleri gibi alanlarda da kullanılmaktadır.
- Bir uçağın en az %50'si kompozit malzemelerden yapılmaktadır.
- 08:06Biyokompozitler
- Biyokompozitler, insanların çok eskiden de kullandığı malzemelerdir; kerpiç yapılarında kullanılan saman, Mısır'da bulunan kalıntılar ve Çin Seddi'nin duvarlarında bu tip yapılar görülmüştür.
- Türk yayları da biyokompozit yapılara örnek verilebilir ve üç katlı bir kompozit tutkal kullanılarak çok kuvvetli yapı kazanmıştır.
- Biyokompozitlerde en az bir bileşen biyobozunur olmalıdır ve doğadan elde edilen malzemeler kullanılarak üretilir.
- 09:39Biyokompozitlerin Avantajları
- Biyokompozit malzemeleri, doğadan elde edilen malzemeler kullanılarak üretilmesi sayesinde hafif, ucuz ve üstün özellikli malzemeler elde etmek mümkündür.
- Biyokompozitler genellikle hafif yapıdadır, esnek olmayan, elastik modülü yüksek yapılar olabilir ve sert özel uygulamalar için çok uygun olabilir.
- Biyokompozitler enerji korunumunu artırır çünkü doğal lifleri elde etmek için cam lifi üretmekten çok daha az enerji gerekir.
- 11:48Biyokompozitlerin Tarihi
- Elyaf (lif) ile güçlendirilmiş plastik kompozitler 1908 yılında selüloz elyaf ile fenoliklerin birleştirilmesiyle başlamıştır.
- 1940'lara gelindiğinde cam lifi kullanılmaya başlanmıştır ve bu teknoloji uzun yıllardır kullanılmaktadır.
- Cam lifi %90-95 oranında termoplastik ve termoset plastikleri güçlendirmek için kullanılır ve yüksek dayanıma sahip bir malzeme olarak plastiklerin içine katılarak kompozit kuvvetli malzemeler elde edilir.
- 13:07Biyokompozitler ve Doğal Lifler
- Güncel araştırmalar, bazı kompozit uygulamalarında doğal elyafların cam liflerine benzer performans gösterdiği sonucuna varmıştır.
- Son 10-15 yıldır doğal lif kullanımına yönelik artan çalışmalar yapılmaktadır.
- Biyokompozitler, doğal liflerle petrol türevi plastikler (polipropilen, polietilen, epoksiler) veya biyopolimerler (biyobozunur polimerler) birleşiminden oluşur.
- 14:04Yeşil Kompozitler
- Biyokompozit, bileşenlerinden en az birinin biyobozunur olması durumunda oluşur.
- Bitki bazlı elyaflar (keten, kenevir, odun elyafları) ve biyobozunur polimerler birleştiğinde "yeşil kompozitler" olarak adlandırılır.
- Yeşil kompozitler tamamen doğaya uyumlu, kullanım sonrası doğada parçalanabilen kompozitlerdir.
- 15:05Petrol Türevi Plastiklerin Sorunları
- Petrol türevi plastikler doğada çok uzun yıllar dayanır ve çevreyi kirletir.
- Kırk-elli senede dünyadaki plastik kirliliği artmış, ilk kullanılan plastik naylon 1950'lerde ortaya çıkmıştır.
- Büyük kimya firmaları (Dupont, Monsanto, Dow, Cargill) doğal teknolojilere kaymaya ve petrol kullanımını azaltmaya yönelik stratejiler geliştirmektedir.
- 16:53Biyoplastikler
- PLA (polilaktik asit) ve PHA (polihidroksi alkonlar) biyoplastik grubu olarak adlandırılır ve petrol türevi kimyasalların alternatifi olarak değerlendirilir.
- Biyopolimerler, yenilenebilir kaynaklardan elde edilen selülozik plastiklerdir (selüloz asetat, nişasta plastikleri).
- Mısır'ın fermantasyonu ile üretilen polilaktik asit (PLA) halihazırda yüksek oranda üretiliyor ve kullanılıyor.
- 18:47Biyobozunur Malzemelerin Avantajları ve Dezavantajları
- Biyobozunur malzemelerin temel sorunu, biyobozunur olması ve bu sayede depolanmaları ve çevresel zorluklara karşı dayanamamalarıdır.
- Biyokompozitlerde en çok kullanılan takviye malzemesi doğal liflerdir.
- Doğal lifler, sentetik cam ve karbon elyaf üzerinde daha ucuz, daha hafif ve kabul edilebilir seviyede mekanik dayanım sağlar.
- 21:34Doğal Liflerin Avantajları
- Doğal liflerin yoğunluğu düşük olduğu için (1,50 g/cm³) cam liflerden (2,70 g/cm³) daha hafiftir.
- Ürün dönüşümü sonrası kolayca ayrılabiliyor ve doğaya daha kolay ve daha çabuk parçalanabiliyor.
- Doğal lifler ile takviye edilmiş malzemelerin biyobozulması cam lifine göre çok daha hızlı olmaktadır.
- 23:25Liflerin Türleri ve Miktarları
- 2018 verilerine göre dünyada 110 milyon ton sentetik lif (karbon, aramit, cam lifi gibi) ve 32 milyon ton doğal lif bulunmaktadır.
- Selülozik lifler, tekstil sektöründe kullanılan işlem görmüş selüloz kimyasallarla çözüp tekrar ip haline getirilen liflerdir ve insan yapımı işlem lif sınıfına girer.
- Toplam 110 milyon ton lif miktarının 75 milyon tonu insan yapımı lifler, 35 milyon tonu ise doğal liflerdir.
- 24:21Doğal Liflerin Türleri ve Üretim Alanları
- Doğal lifler arasında pamuk, abaka, keten, kenevir, jüt, hindistan cevizi kabuğundan elde edilen lifler ve yün bulunmaktadır.
- Pamuk üretimi doğal lifler arasında en büyük miktarı temsil ederken, yün kullanımı daha azdır.
- Jüt üretimi Hindistan ve Bangladeş'te, hindistan cevizi lifleri Hindistan'da, sisal Afrika'nın tropik bölgelerinde, keten ise Amerika ve Almanya'da büyük miktarlarda üretilmektedir.
- 26:04Biyokompozit Liflerin Sınıflandırılması
- Biyokompozit lifler odun olmayan doğal lifler ve odun lifler olarak iki ana kategoriye ayrılır.
- Odun olmayan doğal lifler arasında tek yıllık bitkilerin saplarından elde edilen lifler (pirinç, buğday, mısır sapları), bask lifleri (jüt, keten, kenevir gibi kuvvetli lifler) ve yaprak lifleri (hennecoen, sisal, ananas yaprağı) bulunmaktadır.
- Tohum-meyve lifleri (pamuk, hindistan cevizi kabuğundan elde edilen lifler) ve çimler (bambu, dallı darı, filotu) da bu sınıfa girerken, odun lifleri geniş ve iğne yapraklı ağaçlardan elde edilir.
- 28:05Liflerin Mikroskobik Özellikleri ve Mekanik Özellikleri
- Keten, kenevir ve jüt gibi lifler benzer özelliklere sahipken, hindistan cevizi kabuğundan elde edilen lifler daha kalın olmaktadır.
- Kenevirin iç kısmı (odunsu kısmı) daha sert ve kuvvetli olmasına rağmen, dıştaki deri lifleri daha kuvvetlidir.
- Doğal liflerin mekanik özelliklerini (çekme kuvveti, elastikiyet) cam lifi, aramit ve karbon lifleri ile kıyaslayabiliriz; keten, jüt ve bambu gibi lifler daha yüksek çekme dayanımlara sahiptir.
- 30:56Biyokompozit Üretim Yöntemleri
- Biyokompozit üretiminde kompozit üretiminde kullanılan tüm yöntemler kullanılabilir.
- Elle yatırma, RTM prosesleri (infüzyon), prensil kalıplama, ekstrüzyon ve enjeksiyon gibi yöntemler biyokompozit üretiminde tercih edilebilir.
- Özellikle ahşap toz olarak elde edilen malzemelerin üretiminde ekstrüzyon yöntemi sıkça kullanılmaktadır.
- 32:41Doğal Lif Malzemelerinin Otomotiv Sektöründe Kullanımı
- Doğal lif malzemeleri otomotiv ve yapı sektöründe kullanılmaktadır, ancak otomotiv sektöründe daha yüksek bir ağırlık vardır.
- Henry Ford, 1930'lerden itibaren otomotiv sektöründe metal kullanırken, aynı zamanda buğday sapı, havuç, kemik ve atkılı malzemelerden otomobil parçaları üretmek için AR-GE yapmıştır.
- Ford, 1940'lerde soy ayağından yüksek kalitede boya, reçine ve plastikler üretmiş, ancak ekonomik sebeplerle bu ürünlerin seri üretime geçememiştir.
- 34:26Tarihsel Gelişim
- 1941'de İngiliz Gordon Aerolite uçağında fenolik reçine ile preslenmiş keten kumaş kullanılmıştır, bu teknolojik ürünlerde ilk örneklerden biridir.
- 1942'de Henry Ford, pamuk ve kenevirden bir araba prototipi yapmıştır, ancak ekonomik sebeplerle seri üretime geçememiştir.
- Doğu Almanya'da üretilen Trabant adlı araba, 40 sene boyunca pamuk ve polyester matrisli yapıya sahip olmuştur.
- 35:38Modern Dönemde Kullanım
- 1991'de Daimler-Benz, otomobil parçalarında cam elyaflı doğal elyafı kullanmaya başlamıştır.
- 1996'da Mercedes, jüt bazlı paneller üretmeye başlamış ve bu paneller hala E-Class ve A-Class arabalarında kullanılmaktadır.
- 2000'li yıllarda Daimler Chrysler, İngiltere ve Afrika'da doğal elyafları kullanarak parçalar üretmeye başlamıştır.
- 38:12Doğal Lif Malzemelerinin Avantajları
- Doğal lif takviyelerinin kullanımı, karbon emisyonunun %23-25 oranında azaltılmasını sağlar.
- Araç ağırlığının %10 oranında azalması, yüksek yakıt verimliliği ve enerji tasarrufu sağlar.
- Araç hafifledikçe karbon emisyonu da azalır, bu nedenle doğal lif takviyelerinin kullanımı çok önemlidir.
- 39:07Markalar ve Doğal Lif Parçaları
- Otomotiv sektöründe OEM (parça tedarik eden) firmalar ve orijinal firmalar bulunmaktadır.
- Faurecia, Johnson Controls ve Riter Otomotiv gibi büyük OEM firmaları doğal lif konusunda AR-GE yapıyor ve parçalar üretiyor.
- Toyota, Hyundai, Fiat, General Motors, Renault, Nissan ve Volkswagen gibi büyük otomotiv firmaları doğal lif takviyeli parçalar kullanmaktadır.
- 41:19Doğal Lif Parçalarının Örnekleri
- Ford, Henry Ford'dan aldığı enerjiyle doğal lif takviyeli parçalar üretmek için yüksek miktarda AR-GE yapıyor.
- Mercedes, E sınıfında 27 adet parçada keten, kenevir, sisal ve yün kullanmaktadır.
- Toyota'nın Lexus ve Mazda markalarında tavan altlığı, taban, bagaj kasası, piller, kapı panelleri ve koltuk arkalıkları gibi iç parçalarda doğal lif takviyesi kullanılmaktadır.
- 45:23Diğer Markaların Kullanımı
- Audi, neredeyse tüm arabalarında koltuk arkalığı, yan kapı panelleri, şapkalık ve yedek teker üstünde doğal lif kullanmaktadır.
- BMW, kapı panelleri, koltuk arkalıkları ve yer döşemesi gibi parçalarda doğal lif takviyesi kullanmaktadır.
- Renault, Fiat, Ford, Rover ve Seat gibi markalar da doğal lif takviyeli parçalar kullanmakta, özellikle Volkswagen Golf serisinde bu parçalar yaygın olarak kullanılmaktadır.
- 46:49Otomotiv Sektöründe Doğal Lif Kullanımı
- Almanya'da üretilen ketenin %80'i Mercedes, BMW, Audi ve Volkswagen gibi otomotiv şirketleri tarafından kendi içinde kullanılıyor veya diğer ülkelerdeki fabrikalarına gönderiliyor.
- Almanya, doğal lif kullanımında ciddi bir duruma sahip ve bu alanda öne çıkıyor.
- 47:19Yapı Sektöründe Doğal Lif Kullanımı
- Ahşap-plastik kompozit, ekstrüzyon yöntemiyle %50 ahşap unu ile diğer plastiklerle karıştırılarak yapılmış başarılı bir ürün.
- Bu tür bio-kompozitler yer döşemesi, duvar, dış mekan, oyun bahçeleri, AVM'lerdeki çitler, ahşap benzeri ürünler, mobilyalar, snowboardlar ve çatı ürünleri gibi çeşitli alanlarda kullanılıyor.
- Bu ürünler son 10-15 yıldır, maksimum 20 senedir daha fazla ilgi görüyor.
- 49:35Doğal Liflerin Çevresel Avantajları
- Çin kamışı lifi üretmek için gereken enerji 3,64 megajul/kilogram iken, polipropilen için 77 megajul/kilogram, cam lifi için 48 megajul/kilogram, epoksi için 15 kat daha fazla enerji gerekiyor.
- Doğal lif kullanıldığında, %50 daha az enerji sarf ediliyor ve bu dünya için daha yararlı oluyor.
- Karbondioksit emisyonu açısından da doğal lif, diğer malzemelere göre çok daha az emisyon yaratıyor.
- 52:11Doğal Liflerin Dezavantajları
- Doğal liflerin mekanik özellikleri cam liflerine kıyasla daha düşük ve sıcaklık dayanımı zayıf.
- Yüksek sıcaklıklarda, kimyasallara ve sıvılara maruz kalma gereksinimleri olan uygulamalarda doğal lifler dezavantajlı.
- Hareketsiz iç parçalarda doğal lifler şu an için sorun yaratmıyor.
- 53:10Doğal Liflerin Altyapı Gereksinimleri
- Doğal liflerin altyapısı gerekiyor; Almanya bu altyapıyı oluşturmuş, Hindistan ise işgücü ucuzluğu ve yağmur sayesinde üretimi yapıyor.
- Türkiye'de kenevir yetiştiriciliği istenirken, uygun altyapı ve üreticiler henüz bulunmuyor.
- Doğal lif temin edebilmek için daha fazla yatırım gerekiyor.
- 54:19Doğal Lif Takviyeli Kompozitlerin Geleceği
- Son yıllarda doğal lif takviyeli kompozitlerin hafiflik, sertlik ve mukavemet gibi avantajları sebebiyle pek çok sektörde kullanılma çalışmaları başladı.
- Çevresel kaygılar ve daha az yakıt tüketimi motivasyonuyla otomotiv endüstrisinde büyük üreticiler bu malzemeleri kullanmaya devam ediyor.
- Toyota, Hyundai, Volkswagen gibi markalar doğal lif kullanıyor ancak bunu pazarlama stratejilerine göre farklı şekillerde vurguluyorlar.