İpek KOCAOĞLU
Uzman
Yenilik ve Girişimcilik Politikaları Birimi
ipek.kocaoglu@izka.org.tr

Günümüz malzeme dünyasında kompozitler sundukları yenilikçi çözümlerle dönüştürücü bir etki yaratmıştır. Günlük hayatta ulaşımda kullanılan araçlardan, kentsel alt ve üst yapılara kadar pek çok alanda kullanılarak dayanıklı, esnek ve hafif tasarımlara imkan sağlayan kompozit malzemeler; havacılık, mimari, otomotiv, enerji, savunma, altyapı, denizcilik, spor ve eğlence dahil olmak üzere onlarca sektöre girdi sağlamaktadır.

Küresel ölçekte istikrarlı ve güçlü bir büyüme sergileyen kompozit sektöründe Türkiye’nin mevcut durumu oldukça umut vericidir. Bu yönüyle kompozit sektörü, yüksek katma değerli ürün üretimi ve ihracatında ülkemiz için önemli bir fırsat alanıdır.

Kompozit Malzeme Nedir?

Kompozitler; iki farklı malzemenin makro seviyede (birbiri içerisinde çözünmeyecek şekilde) birleştirilmesiyle elde edilir.  Böylece kendisini oluşturan malzemelerin tek başına sahip olamadığı özelliklere sahip olan kompozitler; çelik, alüminyum veya ahşap gibi geleneksel malzemelere göre üstün fiziksel özellikler ve tasarım esnekliği sunmaktadır. En tipik örneği, polyester esaslı reçinelerin cam elyaf ile takviyesiyle üretilen “fiberglas” malzemelerdir.

Yapısal olarak kompozitler, matris ve takviye olmak üzere iki temel bileşenden oluşur. Matris malzeme olarak polimerler, takviye malzeme olarak en çok karbon ve cam elyaflar (fiber) kullanılır. Kompozitler dayanımlarını takviye malzemelerden alırken, matris malzemeler esneklik kazandırır.

Kompozitlerin Tarihçesi

Eskiden beri insanlar kırılgan malzemelerin içerisine hayvansal veya bitkisel kaynaklı lifler ekleyerek bunları güçlendirmeye çalışmıştır. Bilinen en eski kompozit malzeme örneği kerpiç iken geçmişten bugüne en çok kullanılan kompozitlerden biri de betondur.

Modern kompozitlerin başlangıcı ise 1930’lu yıllarda fiberglasın (cam elyafı) keşfine dayanmaktadır. II.Dünya Savaşı döneminde uçaklar ve gemilerde kullanılan fiberglas,  sonrasında yerini ticari uygulamalara bırakmıştır. Günümüz kompozit sektörünün itici gücü sayılan otomotiv endüstrisinde ise 1953 yılında gövde ve iç takımlarında kompozit malzemeler kullanılarak üretilen ilk araba olan Chevrolet Corvette çığır açmıştır. Soğuk savaş yıllarında başlayan uzay yarışı da kompozitlerin gelişimini hızlandırmıştır. Böylece 1960’lardan günümüze kompozit malzemeler özellikle otomotiv, havacılık ve uzay sektörlerinin vazgeçilmezi haline gelmiştir.

Yaygın Kullanım Alanları

Havacılık ve Uzay Sektörü

Kompozitler, üstün mekanik özellik ve hafif yapılarıyla uçakların iç mekan aksamları yapısal parçalarında kullanılmaktadır. 1970’lerin ortasında üretilen Concorde uçaklarında %8 oranında kompozit malzeme kullanılmıştır. Günümüz uçaklarından Boeing 787 ve Airbus A350 modellerinin %50’si kompozit malzemelerden üretilmiştir. Uzay araçlarında ve roketlerde kompozit malzemelerin kullanılması ile uçuş menzilleri önemli oranda uzamıştır. Ayrıca savaş uçakları, helikopterler ve insansız hava araçlarında da kompozit malzemeler yoğun olarak kullanılmaktadır.

Otomotiv Sektörü

Gün geçtikçe artan yakıt maliyetleri ve çevresel düzenlemeler nedeniyle araçların karbon salınımlarını azaltmak otomotiv sektörünün önceliği haline gelmiştir. Bunun için en basit çözüm, daha hafif araçlar üretmektir. Çünkü bir otomobilin ağırlığındaki %10’luk düşüş, % 5-7 oranında yakıt tasarrufu sağlayabilmektedir. Araçların ağırlığını hafifletmek, maliyeti düşürmek ve yakıt tasarrufu için otomotiv üreticileri kompozit malzeme kullanımına yönelmektedir. Uzun zamandır Formula 1 yarış arabaları ile üst segment araçlarda kompozit malzemeler tercih edilmekle birlikte giderek orta segment modellerde de kompozitlere yönelim söz konusudur. Benzer şekilde otobüs, kamyon, tır gibi ağır araçların da birçok parçası kompozit malzemelerden imal edilmektedir.

Denizcilik Sektörü

Kompozit malzemeler feribot, yat ve teknelerden kanolara, denizaltılardan su ve rüzgar sörfüne kadar oldukça geniş bir yelpazede kullanılmaktadır. Kompozitler; hafiflik, su geçirmezlik, dayanıklılık, kolay bakım ve onarım avantajları nedeniyle ahşap ve çelik malzemeler karşısında üstünlüğünü kanıtlamış, tekne ve yat imalatının vazgeçilmezi olmuştur.

Savunma Sanayi

Patlama ve balistik korumalı miğferler, kabinler, duvarlar; çelik yelek; zırhlı araç gibi savunma sanayinin ihtiyaçlarına cevap veren birçok üründe kompozit malzeme kullanılmaktadır. Örneğin, milli tank Altay’ın Roketsan tarafından geliştirilen zırhında kompozit ana malzeme olarak kullanılmıştır.

İnşaat Sektörü

Hem yapısal hem de estetik amaçlı birçok inşaat uygulamasında kompozit malzemeler tercih edilmektedir. Çatı ve cephe taşıyıcı sistemleri, bina kaplama panelleri; küvet, lavabo gibi vitrifiye ürünler; yüzme havuzları; soğuk hava depoları; büfeler; otobüs durakları; köprüler, sokak lambaları gibi çok sayıda yapı unsuru kompozit malzemelerden üretilmektedir.

Raylı Sistemler

Yerüstü ve yeraltı raylı sistemlerde kullanılan tren ve vagonların kaporta, tavan ve iç tasarımında kompozit malzemeler geniş bir uygulama alanı bulmaktadır. Böylece hafifleyen trenlerde hem daha yüksek hızlara ulaşılabilmekte hem de enerji verimliliği sağlanmaktadır.

Rüzgar Enerjisi

Kompozitler, rüzgar türbinleri, kuleler ve şanzıman kapakları için rotor kanatları yapımında tercih edilmektedir. Rüzgar enerjisinde kompozit tüketimi, 1998’den bu yana yaklaşık 20 kat artışla, kompozit endüstrisinde en hızlı büyüyen segment olmuştur. Günümüzde en büyük ve güçlü açık deniz rüzgar türbini, GE Yenilenebilir Enerji Şirketi tarafından geliştirilen Haliade-X, 260 metre yüksekliği, 107 metre uzunluğunda kanatları ve 220 metre rotor çapıyla denizin ortasında bir gökdelen gibidir.

Spor ve Eğlence

Hafif olması nedeniyle hareket kabiliyetini artıran, darbe dayanımı yüksek kompozit malzemeler tenis raketleri, golf ve hokey sopaları, kayak takımları, balıkçı oltaları, sörf tahtaları, paletler, kanolar ve bisiklet gövdeleri gibi spor ekipmanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Ayrıca rekreasyon amaçlı su parkları, havuz sistemleri ve çocuk oyun parklarının imalatında kompozit malzemeler tercih edilmektedir.

Dünyada Mevcut Durum

Küresel kompozit pazarının büyüklüğü 2019 yılı itibariyle 88,4 milyar dolara ulaşmıştır. COVID-19 salgınının neden olduğu küresel ekonomik krize bağlı olarak kompozit pazarının 2020’de 74 milyar dolara gerilemesine karşın tedarik zincirlerindeki toparlanma ile talebin yeniden canlanarak 2025 yılına 112,8 milyar dolara ulaşacağı tahmin edilmektedir. Hızla büyüyen kompozit pazarında otomotiv ve ulaştırma sektörünün öncü olması ve pazar payı bakımından üstünlüğünü koruması beklenmektedir.

Coğrafi dağılıma bakıldığında ise Asya-Pasifik ülkelerinin kompozit pazarında 2010 yılından bu yana artan payının ABD ve Avrupa ülkelerinin önün geçerek 2021 yılında % 52’ye çıkması öngörülmektedir. Asya-Pasifik bölgesinin en büyük pazar payına sahip olmasında Çin ve Hindistan’ın büyüyen ekonomileri; Çin ve Japonya’nın kompozitte dünya lideri şirketleri;  Singapur, Filipinler, Endonezya, Malezya ve Vietnam’ın bölgedeki ana gemi inşa merkezleri olarak öne çıkması gibi unsurlar etkili olmuştur. (Markets & Markets Research, 2020)

Türkiye’de Mevcut Durum

Türkiye’de kompozitlerin başlangıcı 1960’lı yıllarda ülkemizde seri üretimi yapılmış ilk yerli otomobil olan ve kaportası fiberglastan imal edilmiş “Anadol” marka otomobil kabul edilebilir. Yine bu yıllarda su deposu ve küvet gibi ürünlerin imalatında, basit üretim teknikleriyle başlayan kompozit malzeme üretimi ilerleyen yıllarda daha hızlı ve kaliteli üretim proseslerine evrilmiştir. Günümüzde Türkiye’de kompozit sanayicileri artık insansız hava araçlarının parçalarını üretebilir hale gelmiştir.  

Türkiye kompozit sektörü orta ve büyük ölçekli 180 şirket, kısmen kompozit işi yapan 700-800 şirket, yaklaşık 8200 çalışanı ile katma değeri yüksek ürünler üreten bir sektör konumundadır. Günümüzde Türkiye kompozit malzeme pazarı 1,5 milyar Avro ve 280.000 tonluk bir hacme ulaşmıştır. Sektör Türkiye’de, Avrupa ve Dünya büyüme oranının üzerinde, yaklaşık %8-12 aralığında büyümektedir. (11. Kalkınma Planı Kimya Sanayii Çalışma Grubu Raporu, 2018)

Ülkemizde sektörlerin kompozit malzeme kullanım oranlarına bakıldığında, en çok boru-altyapı (%36), taşımacılık-otomotiv (%24) ve yapı-inşaat (%21) sektörlerinde kompozit malzeme kullanıldığı görülmektedir. Türkiye ve yakın coğrafyadaki talebin etkisi ile %36’lara varan cam takviyeli plastik (CTP) boru üretimi, ülkemiz kompozit sektörünün itici gücü olmaya önümüzdeki dönemde de devam edecektir. Kentleşme ve nüfus artışına bağlı olarak, kanalizasyon, su temini, atıksu artıma ve sulama sistemleri gibi yeni altyapı yatırımları gelecekte CTP boru talebini artıracaktır. Benzer şekilde, Türk firmaların komşu ülkelerdeki inşaat sektöründe etkin konumu sayesinde yapı-inşaat sektöründe kullanılan kompozit malzemelere talebin de artması beklenmektedir. Ayrıca rüzgar enerjisi yenilenebilir enerji kaynak alanları (YEKA-RES) ihaleleri, savunma sanayinde yerlileştirme ve milli teknoloji hamleleri gibi devlet destekli pazar yaratma çabaları da devam etmektedir.

Tablo 1: Sektörlerin kompozit malzeme kullanım oranları (%)

Sektörler	Dünya	Avrupa	Türkiye
Taşımacılık-otomotiv	28	30	24
Yapı-inşaat	19	20	21
Elektrik-elektronik	16	14	5
CTP Boru-altyapı	15	13,5	36
Tüketici malları	8	3	3
Rüzgar enerjisi	7	12	7
Denizcilik	3	5	2
Savunma ve havacılık	0,5	0,5	–
Diğer	3,5	2	2

Kompozit endüstrisinde takviye malzeme olarak en yaygın kullanılan cam elyafı % 87 ve karbon elyafı % 11 oranında ülkemizde üretilmektedir. Reçinelerden ise doymamış polyester reçinesi ve vinil ester reçine ülkemizde üretilirken, epoksi reçineler ile termoplastik reçineler ithal edilmektedir. Kompozit üreticilerinin ihtiyaç duyduğu kimyasal hammaddelerin tamamının ithal edilmesine karşın ülkemizde üretilen takviye malzemeleri ve reçineler, teknik tekstiller ve bitmiş ürünlerin ihracatı ile dış ticarette bir denge gözlenmektedir. Rakamsal olarak ifade etmek gerekirse, ülkemizde kompozit sektörü 2017 yılında yaklaşık 270 milyon avroluk ihracat ve ithalat gerçekleştirmiştir.

Tablo 2. Kompozit sektörü ihracat – ithalat kalemleri (Milyon €)

Ürünler	İthalat	İhracat
Polyester reçine	15	50
Cam elyafı	70	10
Karbon elyaf	–	25
Teknik tekstil	5	10
CTP boru	–	60
Kimyasal hammadde	170	–
Diğer	10	115
Toplam	270	270

Tükiye’nin kompozit ihracatında Avrupa ülkeleri, Rusya, Türk Cumhuriyetleri, Orta Doğu ve Kuzey Afrika ülkeleri ağırlıktadır. Sektörün önemli firmaları ihracatla sınırlı kalmayarak yurtdışında üretim tesisleri kurmaktadır. Ayrıca havacılık sektörüne tedarikçi olabilmek için gereken sertifikalara sahip olabilmek amacıyla bu sertifikalara sahip yabancı firmaları satın almaktadır. Örneğin, Türk kompozit sektörünün devlerinden KordSa, 2018 ve 2019 yıllarında ABD’de havacılık ve uzay endüstrisine ileri kompozit malzemeler üreten Fabric Development, Textile Products, Advanced Honeycomb Technologies ve Axiom Materials şirketlerini bünyesine katmıştır.

Görüldüğü üzere, ülkemizde kompozit sektörünün geldiği nokta umut vericidir. Bu durumu daha ileri taşımak amacıyla ülkemizin temel vizyon ve strateji belgelerinde kompozit malzeme ve ürünlerin geliştirilmesine özel önem verilmektedir. Vizyon 2023 Sanayi ve Teknoloji Stratejisinde Türkiye’nin odak sektörleri olarak belirlenen kimya ve ilaç, motorlu kara taşıtları, deniz taşıtları, raylı sistemler, makine, yarı iletkenler, elektrik-elektronik, savunma, havacılık ve uzay sektörlerinin ihtiyacı olan stratejik malzemelerin geliştirilmesi önceliklendirilmektedir. Benzer şekilde, Ulusal Bilim ve Teknoloji Politikaları 2003-2023 Stratejisinde kompozitler, odaklanılması önerilen teknoloji alanları arasında yer almaktadır. Ülkemizin halihazırda rekabetçi konumda olduğu demir-çelik, seramik, cam ve çimento gibi geleneksel malzemelerden yeni ve yüksek performanslı malzemeler geliştirilmesi elzem görülmektedir. Bu vizyon doğrultusunda, ülkemizde kompozit malzemeler alanında bilimsel ve teknolojik çalışmalar desteklenmekte, ar-ge ve mükemmeliyet merkezleri kurulmaktadır. Örneğin, Sabancı Üniversitesi ile KordSa arasında kompozit teknolojileri alanında gerçekleştirilen üniversite – sanayi işbirliği sonucunda Kompozit Teknolojileri Mükemmeliyet Merkezi kurulmuştur.

Sonuç itibariyle, kompozit sektörünün dünyada ve ülkemizde güçlü bir yükseliş trendi yakaladığı görülmektedir. Bu trendi sürdürmek için ülkemizde yüksek katma değerli savunma, havacılık, otomotiv, rüzgar enerjisi, raylı sistemler gibi alanlarda ileri kompozit malzeme uygulamalarına öncelik verilmektedir. Türkiye’de kompozit üretimi yaygınlaştıkça yüksek teknolojili ürün ihracatımızın ve küresel pazardaki payımızın artması beklenmektedir. Geleceğin malzemesi olarak ifade edilen kompozitler, ülkemizin cari açığını azaltmak için önemli bir potansiyel vadetmektedir.

Kaynakça:

• İstanbul Ticaret Odası, Kompozit Sektör Raporu, Aralık 2006.
• TTGV, “Kompozit Malzeme Teknolojilerinin Endüstriyel Üretimde Yaratacağı Etkiler”, Ekim 2020.
• 11. Kalkınma Planı Kimya Sanayii Çalışma Grubu Raporu, 2018.
• Kompozit Sanayicileri Derneği, Faaliyet Raporu, 2019.
• Composites Turkey Dergisi, Sayı:19, Haziran 2018.
• Composites Turkey Dergisi, Sayı-27, Eylül 2020.
• İleri Kompozit Kümesi http://accluster.com/
• Composites Market
• Habertürk
• İstanbul Ticaret Odası
• Dünya