avrupa ve dÜnya kompozİt malzeme pazar analİz … · rağmen, diğer malzemeler (özellikle de...
TRANSCRIPT
AVRUPA VE DÜNYA
KOMPOZİT MALZEME
PAZAR ANALİZ
DEĞERLENDİRMESİ
Prof. Dr. Mehmet Karahan
İÇİNDEKİLER
1. Bölüm: Avrupa Cam Takviyeli Plastikler Pazarı ........................................................................... 3
Giriş
Pazar Gözlemleri .....................................................................................................................................3
Termoplastik Malzemeler .......................................................................................................................6
Endüstriyel Uygulama Alanlarına Bakış ..............................................................................................7
2014 Yılı Ülke Bazında CTP Üretimi ....................................................................................................8
Diğer Kompozit Malzemeler ..................................................................................................................9
Genel Görünüm .......................................................................................................................................9
2. Bölüm: Global Karbon Takviyeli Plastikler Pazarı ...................................................................... 11
Giriş
Kullanılan Terimlerin Tanımı ..............................................................................................................11
Global Karbon Lif pazarı .....................................................................................................................11
Üreticiler ................................................................................................................................................12
Bölgesel Durum .....................................................................................................................................13
Uygulama Alanları ................................................................................................................................14
Global Karbon Kompozit Pazarı .........................................................................................................15
Matriks Malzemeler ..............................................................................................................................16
Üretim Prosesleri ...................................................................................................................................17
Bölge Bazında Değerler ........................................................................................................................18
Uygulama Alanları ................................................................................................................................18
Trendler ve Genel Bakış .......................................................................................................................21
Sonuç ve Genel Değerlendirme ............................................................................................................26
Referanslar ............................................................................................................................................ 26
1. Bölüm: Avrupa Cam Takviyeli Plastikler Pazarı
Giriş Avrupa da üretilen cam takviyeli plastiklerin (CTP) 2014 yılında %2 büyüme gösterdiği tespit
edilmiştir. Lif takviyeli kompozitler alanında dünyada şimdiye kadar en hızlı büyüme
gösteren alan CTP malzemeler olduğu için, artık bir stabilleşme veya doygunluk oluşmuştur.
CTP malzemelerin en büyük uygulama alanı taşımacılık ve konstrüksiyon olduğu için -bu
alan toplam Avrupa ekonomisi için hayati önem taşımaktadır- CTP pazarı aynı zamanda
Avrupa ekonomisinin aynası veya göstergesi durumundadır.
Kompozit malzemeler pazarı sadece üretici firma büyüklüğü ve CTP üretiminde kullanılan
tekniklere bağlı olarak değil aynı zamanda üretilen parçalara ve komponent tiplerine göre de
oldukça heterojen bir yapıya sahiptir. Aynı zamanda bölgesel farklılıklar da mevcuttur:
Almanya, İngiltere ve doğu Avrupa ülkeleri gibi Avrupa ülkelerinde ortalamanın üzerinde bir
büyüme vardır. Bazı güney Avrupa ülkeleri -az da olsa- yeniden büyüme eğilimine
görmelerine rağmen, İskandinav ülkeleri ve Fransa da daralma gözlenmektedir.
Pazar çeşitliğinin dinamikleri büyük ölçüde endüstrinin hangi komponentleri yapabildiğine
göre değişir.
Avrupa pazarının trendi dünya pazarının gelişmesinden ayrışması mümkün değildir, çünkü
küçük Avrupa CTP firmaları bile, global gelişmelerin bir parçasıdır. Sınır ötesi düşünceler
tedarik, satış ve üretimle ilgili kararları giderek daha fazla etkilemektedir. Avrupa daki
büyüme hızının dünya geneline göre geri kalmasına ve dünya CTP pazar payının Avrupa
hissesine düşen kısmının giderek küçülmesine rağmen, uzmanlaşmış Avrupa şirketleri için bu
alanda hala önemli fırsatlar mevcuttur.
Pazar Gözlemleri Önceki yıllardaki gibi, 2014 Avrupa CTP pazarı verileri, Avrupa ülkeleri verilerine bağlı
olarak oluşturulmuştur. Türkiye üreticileri hala uzun dönemli kıyaslamalı verilere sahip
olmadığı için gerçekçi bir değerlendirmeye tabi tutulamamaktadır.
Aşağıdaki raporda CTP tanımı tüm cam elyaf takviyeli termoset kompozitleri ve aynı
zamanda cam elyaf keçe takviyeli termoplastik plastikleri (GMT) ve uzun lifli
termoplastikleri (LFT) içermektedir.
Kısa lif takviyeli termoplastikler konusundaki veriler sadece genel miktar olarak
kullanılmakta ve yukarıda bahsedilen tiplerden ayrılmaktadırlar.
Rapor aynı zamanda diğer takviye liflerinin (doğal lifler, bazalt lifleri) büyüklüğünü de
içermektedir. Karbon lif takviyeli plastikler (KTP) pazar raporunun ikinci kısmında ayrı bir
bölüm olarak sunulmuştur. CTP 2014 üretimi: Genel gelişmeler Avrupa CTP üretiminde 2014
için çok iyi bir başlangıç olduğunu ve bu yılın çok iyi geçtiğini göstermektedir. İlk 6 ay ve
özellikle ilk çeyrek dönem çoğu piyasa katılımcılarının beklentilerinin üzerinde
gerçekleşmiştir. Büyüme konusunda yılın ikinci yarısında zayıflama beklentisi olmasına
rağmen, bu beklenti aşılmış ve büyüme trendi devam etmiştir. Avrupa pazarı %2 den fala
büyümüş ve 1.04 milyon ton üretim gerçekleştirmiştir (şekil 1).
Şekil 1. 2004 yılından bu yana Avrupa genelinde CTP tüketimi (x1000 ton)
Şekil 2. Proses ve komponentlere bağlı olarak CTP alanında Avrupa geneli üretim miktarları
(x1000 ton)
Product 2014 2013 2012 2011 2010
SMC
BMC
190
74
184
71
188
70
198
69
198
69
ΣSMC-BMC 264 255 258 267 267
El Yatırma
Spreyleme
138
94
142
90
145
90
160
98
160
92
ΣAçık Kalıplama 232 232 235 258 252
RTM 132 126 120 120 113
Lamine
Pultrüzyon
84
48
84
47
78
47
77
51
72
47
ΣKontinü Üretim 132 131 125 128 119
Filament Sarma
Santrifüj Döküm
79
66
78
66
80
67
86
69
82
66
ΣBoru ve Tank 145 144 147 155 148
GMT/LFT 121 114 108 105 100
Diğer Metotlar 17 18 17 16 16
Genel Toplam 1043 1020 1010 1049 1015
Gözlemciler, CTP için uzun dönemli trendin ekonomik trende oldukça paralel olacağını
öngörmektedirler. Bu durum CTP komponentlerin taşımacılık ve konstrüksiyon alanındaki
ulusal ekonomileri için önemli bir pazara sahip olan en büyük satıcıları için oldukça sürpriz
bir sonuç olmuştur. Avrupanın yerel gayri safi yurtiçi hasılası (GSH) küresel boyuttaki
GSH'nın bir payı olduğu için, CTP hacmi dünya genelinin bir parçası olduğu için dünya
geneli ile birlikte azalmaya devam etmektedir. Üretim ve tüketim dünya genelinde GSH nın
paylaşımının giderek artan oranda alındığı ülkeler olan BRIC ülkelerine doğru (Brezilya
Rusya, Hindistan ve Çin) hissedilir derecede yer değiştirmektedir. Avrupa daki CTP üretimi
dünya genelindeki trende bağlı olarak genişlemektedir. 2014 yılında Avrupa CTP pazarı 2004
1041 1065 1132
1195
1058
815
1015 1049 1010 1020 1043
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014
Tüke
tim
(1
00
0 T
on
)
yılındaki seviyeye doğru geri gitmektedir. Dolayısı ile henüz ekonomik ve mali kriz öncesi
boyuta erişebilmiş değildir. Ancak pazar trendleri üretim proses tiplerine, endüstriyel
uygulama alanındaki gereksinimlere ve hatta belirli Avrupa ülkelerinin özel taleplerine büyük
oranda bağlıdır. Bu nedenle bu farklılıklar arasında iyi değerlendirme yapabilmek önemlidir
(şekil 2).
Gelişmiş Proses ve Komponentlerdeki Trend
Termoset Malzemeler
SMC-BMC
Zorlu bir 2013 yılının ardından otomotiv endüstrisi 2014 yılında tedarikçi ve CTP
üreticilerine önemli bir uyarıda bulundu. Çinin dünyanın en büyük pazarı olmasında rağmen
Avrupa ve özellikle Almanya da binek araç ve ticari araç pazarında pozitif bir gelişme
mevcuttur. Üretimdeki araç sayısı arttıkça, sadece üretim hacmi değil, aynı zamanda CTP
üreticileri tarafından alınan yeni siparişlerin sayısı da artmaktadır. SMC ve BMC (hazır
kalıplama bileşeni) komponent üreticileri otomotiv endüstrisinde en hacimli tüketime sahip
ürünleri yapmaktadır. Elektronik endüstrisi uygulamalarında da BMC hala far reflektörlerini
ciddi bir hacimde üretmeye devam etmektedir. SMC üretimi geçen yıla oranla düşmesine
rağmen, diğer malzemeler (özellikle de termoplastikler) 2014 yılında SMC-BMC
malzemelere oranla %3 daha fazla büyüme göstermiştir.
Bu kompozit pazarının şimdiye kadar en büyük alanıdır ve üretilen CTP nin toplam hacminin
dörtte birinden fazla kısmına karşılık gelmektedir, gene de örneğin karbon lifli kompozitlerle
kıyaslandığında daha a ilgi çekmektedir. Bu alandaki Avrupa üretimi global karbon lif
kompozitlere (KTP) nazaran önemli ölçüde daha büyüktür. Ciddi hacme sahip SMC ve BMC
teknolojileri, teknoloji ve proses olarak doyma durumuna erişmişlerdir.
karbon liflerinin SMC ve BMC yönteminde kullanımı ise değerlendirilmektedir. Gerek
otomotiv endüstrisi, gerekse havacılık endüstrisi için hem malzeme hem de proses geliştirme
amacıyla çok sayıda araştırmacı ve kurum efor sarf etmektedir.
Açık Kalıplama
CTP nin açık kalıplama metotlarıyla üretimi 2014 yılında duraklamıştır. Çok sayıda
komponentin üretiminde kullanılan açık el yatırma teknikleri durmaya başlamıştır. tam tersine
geçen yıllarda spreyleme metodu ile üretimde büyüme gözlenmişti. Bu durum pazardaki
küçük üretici firmaların sadece "kapalı kalıplama" (RTM gibi) teknikler ile rekabet amacıyla
değil, aynı zamanda özellikle Avrupalı olmayan rakipleri ile rekabet etmek için bir çıkış
yoludur. Büyük parçaların olarak üretimi artış göstermektedir ve Batı Avrupa dan Doğu
Avrupa, Orta Doğu ve Asya ülkelerine kaymaktadır. Düşük büyüme, otomasyonun yüksek
giderleri yakın gelecekte Avrupa ülkeleri için zorlayıcı unsurlar olarak görülmektedir.
Yıllardır, yüksek kaliteli komponentleri üreten üreticiler, düşük maliyetle düşük kaliteli iş
yapan firmaların neden olduğu imajdan etkilenmişlerdir. Gene de açık kalıplama yöntemleri,
Avrupa da nispeten yüksek pazar payına sahiptir.
RTM
Reçine transfer metodu (RTM) üretimindeki büyüme geçtiğimiz yıla nazaran ortalama
büyümeden çok daha iyi gerçekleşmiştir (hemen hemen %5). Bu kategori prosesler
birbirinden oldukça farklı olsa da (infüzyon ve enjeksiiyon gibi) tüm kapalı kalıplama
yöntemlerine içermektedir. Özellikle otomobil endüstrisi proses ve malzeme geliştirmede
oldukça etkin bir sektördür, hatta bu tür kapalı kalıplama yöntemleri hacimli seri üretimler
için uygun olmasa bile, bu geliştirme çalışmaları devam etmektedir. Diğer teknolojiler ile
kıyaslandığında, bu proseslerin avantajı daha geniş çeşitlilikte kuru ham malzeme ve yarı
emprenyeli (prepreg) ürünlerin kullanılabilmesidir.
Sürekli Prosesler
Geçen yıl gerçekleşmiş olan nispeten iyi performansın ardından, sürekli prosesleri kullanan
CTP Avrupa üretimi 2014 yılında duraklamıştır. genellikle tır, kamyon gibi büyük araçlarda
kullanılan paneller, örneğin tır yan panelleri, karavan gövdeleri veya ticari araçların arka
kısımları birincil üretim parçalarıdır. Bu tür malzemelerin yapı sektöründeki uygulamalarında
ise (köprü elemanları, bina taşıyıcı sistemleri gibi) pultrüzyon tekniği kullanılmaktadır. Bu
konularda standardizasyon eksikliği CTP malzemelerin özellikle köprü gibi yapılarda yaygın
olarak kullanımını engellemiştir. Sürekli proses segmentleri yüksek oranda otomasyon ile
karekterize edilmiştir. Ancak sektörde nispeten az sayıda üreticilerin kullandığı proses bazı
üretici firmaların kendi geliştirdiği gereksinimlere adapte edilebilmektedir.
Boru ve Tanklar
CTP boru ve tanklar santrifüj döküm ve filament sarma sistemi ile üretilirler, bu ürünler
ağırlıklı olarak kimya, petrol ve gaz endüstrisinde kullanılırlar. Avrupa pazarı dünya
çapındaki üretimin dörtte birine sahiptir ancak küçülmeye başlamıştır. Pazar bir kaç büyük
üreticinin etkisinde domine edilmektedir. Dünya çapında beş büyük üretici bu pazarın
yaklaşık %75 ine hakimdir. Su ve atık su projeleri için kullanılan boru sektöründeki büyüme
beklentilerinden dolayı, bu pazarda ciddi bir hacim artışı beklenmektedir. Bu potansiyel
elbette kilometrelerce döşenen boru sektörü nedeniyle oluşmaktadır. Bu nedenle Avrupa
dışında da oldukça dinamik bir pazar mevcuttur. Özellikle Almanya su ve atık su borularında
büyük kullanıcılardan birisidir. Doğu Avrupa ülkelerinin pek çoğu bu sistemi kullanmaya
başlamışlardır.
Termoplastik Malzemeler GMT/LFT
Cam keçe takviyeli termoplastikler (GMT) ve uzun lif takviyeli termoplastikler (LFT) 2014
yılında hala ortalamanın %6 üzerinde bir büyüme gerçekleştirmektedir. Diğer prosesler gibi
burada da birincil sektör otomotiv uygulamalarıdır, bu sektördeki firmalar gelişmelerden ve
yeni uygulamalardan yararlandığı gibi, Avrupa pazarındaki genel dinamizmden de
yararlanmaktadırlar. Ayrıca daha önce termoset malzemelerden yapılan malzemelerin
termoplastik malzemeler ile ikame edilmesi, ilave bir büyüme potansiyeli oluşturmaktadır.
Son yıllarda bu alanda gerçekleştirilen araştırma ve proje sayılarında artış gözlenmiştir.
Termoplastiklerin kullanımı ve prosesleri, ön emprenyeli yarı bitmiş malzemeler ve özel lif
oryantasyonları, bu alandaki gelişmelerde üzerinde durulan konulardır. yeni geliştirilen
ürünlerde özellikle yük taşıma yönünde oryantasyon ile daha yüksek performanslı
malzemeler elde edilmektedir. Ayrıca pek çok araştırmacı, "organosheet" olarak bilinen geniş
yüzey alanlı yarı bitmiş malzemeleri geliştirmeye çalışmaktadır.
Kısa Lif Takviyeli Termoplastikler
Kısa lif takviyeli termoplastiklerin büyük bir pazar segmenti olması nedeniyle GMT/LFT
miktarlarına ilave olarak belirtilmesinde fayda vardır. 2013 yılında cam takviyeli plastikler
Avrupa termoplastik pazarında yaklaşık 1160 kton olarak aynı periyotta bu raporun fokus
olduğu alanlardan (termoset malzemeler ve GMT/LFT) daha geniş bir yer tutmuştur. Bu
segmentteki üretim hacimleri yüksek seviyedeki otomasyon nedeniyle (enjeksiyon kalıplama
sistemleri) yıllık %5 civarında daha hızlı bir büyüme sergilemiştir [kaynak : AMAC]. Bu
bileşenler için poliamid ve polipropilen bazlı olarak en büyük uygulama alanları taşımacılık
sektörüdür ve ayrıca elektrik/elektronik ve spor ve eğlence ekipmanları olarak belirtilebilir.
Endüstriyel Uygulama Alanlarına Bakış
Çeşitli üretim prosesleri için pazarda gözlenen hafifde olsa farklı trendlere rağmen, Avrupanın
genelindeki majör uygulama alanlarındaki CTP kullanım oranları hemen hemen sabit
kalmaktadır. Taşımacılık ve konstrüskiyon sektörleri toplam üretimin üçte birine tekabül
etmektedir. Diğer uygulama alanları ise elektrik/elektronik ve spor ve eğlence ekipmanları
olarak belirtilebilir (şekil 3). Ulaşım sektörü sadece kara taşıtlarını (binek ve ticari araçlar)
içermez, aynı zamanda raylı sistemler, lokomotif ve vagonlar, denizcilik taşımacılığındaki
araçlar ve hava taşıtları bu gruba girmektedir. Resmi CO2 emisyon standartlarını karşılamak
için her şeyden önce hafifletilmiş konstrüksiyon çözümleri taşımacılık sektöründe üzerinde en
çok durulan konulardan birisidir. Rüzgar türbin komponentlerinin üretimi -konstrüksiyon
sektörü için önemli bir unsurdur. Rüzgar enerji projelerinin sayısı hala planlamaların onayını
beklediği için Avrupa pazarında bu alandaki potansiyelin oldukça altında kalmıştır. Elbette
özel uygulamalarda katma değer ve hacim arasındaki farklılık önemlidir. Katma değer trendi
konstrüksiyon ve elektrik/elektronik sektörlerinde düşük olabilir Ancak konstrüksiyon
sektöründe bile rüzgar enerjisi gibi bazı alanlarda oldukça yüksek olabilmektedir. Taşımacılık
sektöründe katma değer (havacılık endüstrisi gibi) diğer alanlara nazaran kısmen daha
yüksektir.
Şekil 3. Farklı uygulama alanları için 2013 yılı Avrupa geneli CTP tüketim miktarları
2014 Yılı Ülke Bazında CTP Üretimi Şekil 4 Avrupa pazar trendinin uniform olmadığını göstermektedir. Ortalamanın üzerinde
büyüyen bölgeler ile değil, başka unsurlarda vardır. Anahtar büyüme faktörü ülkelerin ulusal
ekonomideki durumları ve ülkelerdeki majör CTP uygulamalarıdır.
Sürekli ortalamanın üzerinde büyüyen Almanya, İngiltere, ve doğu Avrupa ülkeleri hemen
hemen stabilize olmuşlardır. 2009 yılına kadar Almanya Avrupa da CTP üretiminde en büyük
üçüncü üretici konumunda idi. Avrupa nın en büyük hızla büyüyen ekonomisi oldu ve
kompozit alanında 2010 yılında en büyük ikinci, 2012 yılında ise en büyük birinci üretici
konumuna yükselmiştir. Bu trend Almanya daki otomotiv endüstrisi ve İngiltere deki
konstrüksiyon sektörü tarafından desteklenmiştir. Doğu Avrupa kompozit pazarı daha farklı
faktörler ve uygulama alanları ile gelişmektedir. Bu ülkelerde CTP pazarı boru ve tarım
konstrüksiyonlarına bağlı olarak büyümektedir.
İlk defa İspanya, Portekiz ve İtalya da CTP üretim hacminde hafif bir büyüme
gerçekleşmiştir. Ancak Fransa verileri düşüş göstermiştir. Bu gelişmeler bu ülkelerdeki
otomotiv, gemicilik, konstrüksiyon gibi kor endüstrilerdeki trendler nedeniyle bu tür
gelişmeler devam etmektedir. Ülkelerin eski grubunda çok düşük seviyede olsa da ekonomik
gelişmeyi gösteren çok sayıda unsur vardır. Bunların CTP pazarına etkileri de faydalı sonuçlar
vermektedir. Daha küçük pazarlar olan Beneluks ülkeleri, Avusturya, İsviçre, daha düşük
doygunluktadır ve hafifçe gelişmekte veya stabil hale gelmiştir. Türkiye pazarı ise Kompozit
Sanayiciler Derneği verilerine göre değerlendirilmiştir. Türkiye'de sektör bir önceki yıla göre
ortalamanın %5 üzerinde büyüme göstermiştir (Ref: KSD). Türkiye pazarı 2011 raporunda
ayrı ayrı çeşitlendirilmiştir. Türk CTP pazarı Almanya pazarına kıyasla daha büyüktür. Majör
uygulama alanları ise Avrupa ülkelerinden oldukça farklıdır. Büyük yapısal projeler için Boru
ve tank üretimi toplam CTP üretiminin yaklaşık %50 lik kısmına tekabül etmektedir. Bu
durum iki temel faktöre bağlıdır: Birinci olarak, konstrüksiyon sektöründe büyük potansiyel
vardır; ikincisi, CTP pazarında karar vericiler diğer ülkelere nazaran daha az şüphecidir.
Konstrüksiyon sektöründeki diğer projeler %20 ye yükselmiş, taşımacılık sektörü ise %18 lik
paya sahiptir.
35%
34%
15%
15%
1%
Taşımacılık
Konstrüksiyon
Elektrik/Elektronik
Spor ve Eğlence Ekipmanları
Diğer
Şekil 4. Avrupa ülkeleri ve Türkiye karşılaştırmalı CTP ürün hacimleri (x1000 ton).
2014 2013 2012 2011 2010
İngiltere/İrlanda 146 140 134 126 130
Belçika/Hollanda/Lüksemburg 43 42 43 42 40
Finlandiya/Norveç/İsveç/Danimarka 42 44 44 52 50
İspanya/Portekiz 154 152 160 200 217
İtalya 148 146 152 165 154
Fransa 108 112 117 122 116
Almanya 200 192 182 172 161
Avusturya/İsviçre 18 17 17 17 16
Doğu Avrupa* 184 175 161 153 131
Toplam 1043 1020 1010 1049 1015
Türkiye**
225 214 195 180 - *: Polonya, Çek Cumhuriyeti, Macaristan, Romanya, Sırbistan, Hırvatistan, Makedonya, Litvanya, Slovakya, Slovenya, Letonya **: Türkiye verileri kompozit sanayiciler derneğinden alınmıştır.
Diğer Kompozit Malzemeler
CTP kompozit endüstrisinde şimdiye kadar en büyük pazar durumundaydı. Cam lifleri
takviye lifleri arasında %95 oranında kullanım hacmine sahipti. 2014 yılında Avrupa da
yaklaşık 2.2 milyon ton cam lif takviyeli plastik üretilmiştir. 2014 de global kompozit
üretiminde ise, öngörü olan 8.5 milyon tonu aşmıştır. Bunların bu raporda belirtilen
detaylarından CTP ürünlere ait kısmı 1.04 milyon ton ve kısa lif takviyeli termoplastiklere ait
kısmı ise 1.16 milyon ton olarak belirlenmiştir.
Dünya genelinde karbon lif takviyeli kompozitler (KTP) 2014 yılında 79.000 ton olarak
belirlenmiştir.
Doğal liflerden 92.000 ton komponent üretimi gerçekleşmiş olup, bunların çok büyük bir
kısmı otomotiv endüstrisinde kullanılmaktadır. Avrupa genelinde 2012 yılında 260.000 ton
ağaç takviyeli plastik kullanılmıştır. Almanya şimdiye kadarki bu ürünlerdeki en büyük pazar
durumunda idi. Bio kompozitler Avrupa da üretilen kompozit toplamında %15 lik paya
sahiptir (Kaynak: novs-İnstitut GmbH). Bazalt liflerine olan ilgi yüksek performanslı
ürünlerde artmaktadır.
Düşük elektrik iletkenliği ve yüksek termal stabilite ve iyi fiyat/performans oranı bu
malzemeleri global pazar için oldukça cazip hale getirmektedir. hatta karbon liflerine daha
küçük pazar olmalarına rağmen, bu cazibeleri gün geçtikçe artmaktadır. Uzun yıllardır
bilinmelerine rağmen,, bazalt lifleri halen ciddi bir pazar payı edinememişlerdir.
Genel Görünüm Kompozit endüstrisi için pazarda çok büyük sınırlamalar mevcuttur. Aşağıda bunların
özellikle CTP üreticileriyle ilgili olanları yer almaktadır:
Termoplastik Malzemeler
Endüstriyel firmalar termoplastik malzemelerde büyük potansiyel görmektedir ve geleceğe
yönelik önemli yatırımlar planlamaktadırlar. Sonuç olarak termoplastikler termoset
malzemelerden daha büyük cazibe göstermektedir. Araştırmacılar özellikle yapısal
termoplastik kompozitler alanında çalışmalar gerçekleştirmektedir. Seri üretim teknikleri,
termoset kompozitlere nazaran termoplastik kompozitlerde daha fazla çekim alanı meydana
getirmektedir. Termoplastiklerin form alabilirliği, yarı bitmiş ürünlere yeniden form
verilebilirliği gibi esneklikler, onları daha cazip hale getirmektedir.
Yeni prosesler ve otomasyon için ortaklıklar
makine üreticileri özellikle kompozit malzeme alanında geleceğin anahtar trendleri konusunda
önemli çalışmalar yapmaya ve işbirlikleri geliştirmeye devam etmektedirler. Bu nedenle
özellikle taşımacılık ve havacılık endüstrilerinde çok disiplinli büyük projeler
gerçekleştirilmektedir. Son zamanlarda büyük firmalar büyük yatırımlar ile sektöre
girmektedirler, bunlar küçük firmaların asla ulaşamayacakları bir seviyeden işe
başlamaktadırlar. Büyük endüstriyel firmalar sistematik olarak yeni partnerler aramakta ve
kendi başlarına yeni ortaklıklar oluşturmaktadırlar. Proje talepleri genellikle küçük firmaların
finansal kapasitelerini aşmaktadır. Yeni üretim teknikleri veya farklı teknolojilerin
kombinasyonları oluşturulmaktadır. Ancak bunların önemli bir kısmı şimdiye kadar plastik
alanında gerçekleştirilmiş olup, kompozitler alanına yönelik olmamıştır.
Hibrid Malzemeler
Farklı malzemelerin iyi özelliklerini bir arada kullanmak için kombin edilmeleri gelecek için
bulunan yollardan birisidir. Geliştirmeciler ve endüstri tek malzemeden ziyade farklı
malzemeleri bir arada kullanarak çözümler üretmeye çalışmaktadır.
Yeni Uygulama Alanları
Son yıllarda kompozitler için yeni uygulama alanları bulunmaktadır. Mesela konstrüksiyon
sektöründeki özel gereksinimler pek çok fırsat sunmaktadır. Standardizasyon daha önce
keşfedilmemiş uygulama alanlarının kompozit malzemelere uygulanması konusunda yeni
fırsatlar sunmaktadır.
2. Bölüm: Global Karbon Takviyeli Plastikler Pazarı
Giriş Kompozit pazar raporu CCeV ve AVK tarafından gerçekleştirilmiştir ve yıllık olarak 2010
yılından bu yana yayınlanmaktadır. CCeV 251 üyesi ile önemli bir firmadır ve Almanya,
Avusturya ve İsviçre deki karbon lif ve kompozit sektörlerini incelemektedir.
karbon lif (KL) pazarında CCeV üyelerine örnekler, SGL; Toray, Toho Tenax, Cytec ve
Hexcel olarak verilebilir. Bu firmalar dünya karbon lif üretiminin yaklaşık yıllık 55200 ton
kapasite ile %53 lük kısmını gerçekleştirmektedirler. Bu rapordaki veriler çeşitli
kaynaklardan ve CCeV üyelerinden elde edilmiştir. Lucintel [1] ve Acmite [2] tarafından elde
edilen veriler, mevcut pazar verileri ve diğer veriler birbirleri ile kıyaslanmıştır.
Kullanılan Terimlerin Tanımı Bazı raporlar bu raporda belirtilmiş olan ortalama büyüme oranlarını hesaplamada
kullanılacak yöntemleri içermezler. bazen bu metotlar oldukça karmaşıktır. Bu raporu daha
açık hale getirmek için aşağıda verilen hesaplama yöntemlerine değindik:
- Ortalama Yıllık Büyüme Oranı = Aritmetik ortalama getiri (AMR)=yıllık büyümenin
artimetik ortalaması (AGR):
- Bileşik yıllık büyüme oranı (CAGR)= n yıl arasında kabul edilen sabit büyümede yıllık
büyüme oranı:
Büyüme oranları bu pazarda daima CAGR kullanılarak hesaplanır, bu durum büyüme oranları
sabitken eksponansiyel büyümeyi daha iyi yansıtmaktadır. Sonuç olarak trend çizgileri
aşağıdaki grafiklerden eksponansiyel eğrilerden elde edilir.
Global Karbon Lif pazarı 2014 pazar raporu sürekli genişleme göstereceğini öngörmektedir ve global karbon lif
pazarındaki gelişmeler bu durumu teyit etmektedir (şekil 1). 46.500 tonda 2013 yılı geçen
yıllarda öngörülen pazar raporlarına göre bir miktar düşük geçekleşmiştir. Tüketim 2012 ye
göre %6.9 yüksektir ve 2008 ile kıyaslandığında toplamda %47.6 büyüme göstermiştir. Bu
durum yıllık %8.1 büyümeye karşılık gelmektedir. Eğer 2009 yılı baz alınırsa, bu yıl finansal
kriz olması nedeniyle 26.500 ton üretim gerçekleşmiş olup, yıllık büyüme oranı %15.1 den
bile yüksek gerçekleşmiştir. Acmite göre, karbon lif pazarı 2013 de toplam 1.77 milyar USD
iken 2012 de 1.63 milyar USD idi [2].
Son birkaç yıldır karbon lif pazarındaki gelişmeye bakılırsa (şekil 1) pazarın 2009 ekonomik
krizinden sonra düzenli ve istikrarlı bir büyüme gösterdiği görülmektedir. Bu dönem içinde
karbon lif talebi2009 da 26.500 tondan 2013 yılında 46.500 tona yükselmiştir. Bu durum
yıllık %20 den fazla büyüme oranı demektir ve yıllık yaklaşık 1.7 milyar USD artış anlamına
gelmektedir [1].
Şekil 1. 2008-2020 arası global karbon lif talep öngörüsü [1, 2].
En son pazar raporlarından alınan talep öngörüleri gelecek birkaç yıldaki beklentileri bir
miktar aşağı yönlü revize etmiştir. Ancak yıllık büyüme oranı 2020 ye kadar hala %10
civarındadır.
Üreticiler 2011 ve 2013 yılları arasında karbon lif üreticileri üretim kapasitelerini sürekli artan global
talebi göz önünde bulundurarak artırmışlardır. Ayrıca özellikle Rusya, güney Kore ve
Hindistan gibi ülkelerde yeni firmalar ve kapasiteler oluşmuştur. Mevcut kapasitenin 2013 yılı
için %41 lik kısmı PAN liflerinden elde edilen karbon liflerine aittir [1]. Sonuç olarak pazar
liderleri 2013 yılında herhangi yeni bir kapasite artışı oluşturmamıştır. Bu durum halen
mevcut kapasitenin kullanım oranının doygunluğa erişmemesinden kaynaklanmaktadır.
Şekil 2 değişik üreticiler tarafından gerçekleştirilen karbon lif üretimini göstermektedir. Genel
olarak karbon lif pazarı 10 büyük üretici tarafından domine edilmekte olup, bu üreticiler 2013
yılında toplam lif üretiminin %91 lik kısmına sahiptirler. Mart 2014 de Toray Zoltek firmasını
alarak pazarın lideri durumuna geçmiştir [3]. SGL yıllık üretim kapasitesini artırmayı
hedeflemektedir. SGL ve BMW 100 milyon USD yatırım ile yeni bir yatırım gerçekleştirmiş
ve 3000 tondan 6000 tona kapasitesini artırmıştır [4].
31,5 26,5
33 38,5
43,5 46,5
51
59
71
89
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2018 2020
Tüü
keti
m (
10
00
to
n)
Şekil 2. 2013 yılı üreticiler bazında karbon lif üretim kapasiteleri.
2014 yılında toplam üretim kapasitesi PAN karbon lifleri için 101.200 ton civarındadır.
Japonyada, USA ve Çin, karbon lifi üretiminde Pitch-precursor yöntemini kullanmaktadır. Bu
metotla üretim yıllık yaklaşık 3400 ton civarıdır.
Bölgesel Durum Teorik toplam kapasite karbon lifinde yıllık 2014 yılında 104.600 tondur. Yıllık üretim
kapasitesi bölgelere bağlı olarak şekil 3 de verilmiştir. En önemli bölgeler Kuzey Amerika,
%30 üretim kapasitesi, Avrupa (%24) ve Japonya (%20) dir. Dünyanın geri kalanı ise Çin,
Güney Kore, Rusya ve Hindistan dır. özellikle Çin deki üreticiler hakkında hiç bir güvenilir
rakam mevcut değildir. Bu verilere rağmen, tüm üreticilerin aktüel toplam kapasitesi hala
10.000 tonun oldukça altındadır. Biz büyüme oranlarını oldukça ılımlı beklemekteyiz çünkü
bu tür şirketlerin karbon lif üretim teknolojisi ve malzemelerine erişimi sınırlı olmaktadır [2].
0
5
10
15
20
25
Kap
asit
e (
x10
00
to
n)
Şekil 3. Bölgeler bazında yıllık karbon lifi üretim kapasiteleri (x100 ton) (Genel toplam:
104.600 ton) [1].
Uygulama Alanları Son yıllarda karbon liflerinin uygulama alanları oldukça artmaktadır. Havacılık ve Savunma
uygulamaları önemli ölçüde gelişmektedir ve bugün karbon lif tüketiminin en büyük payı
almaktadır, 13900 ton yıllık tüketim ile, toplam 46.500 tonun yaklaşık %30 una karşılık
gelmektedir (şekil 4). Bunu spor ve eğlence ekipmanları ve rüzgar enerji türbinleri
izlemektedir, bu sektörler toplamın %14üne karşılık gelmektedir. otomotiv segmentlerinde
karbon liflerinin kullanımı artarak devam etmektedir, yıllık 5000 tonluk kapasitelere
erişilmiştir. Bu artışta BMW i modelinin etkisi kuşkusuz büyüktür. Diğer uygulamalar ise
basınçlı kaplar, sivil mühendislik, denizcilik, kalıp malzemeleri ve konstrüksiyonlardır.
Şekil 4. Uygulama alanlarına bağlı olarak 2013 yılı global karbon lifi talebi (x1000 ton) [1].
USA; 31,1; 30%
Japonya; 20,7; 20% Tayvan; 8,8;
8%
Meksika; 7,6; 7%
Macaristan; 6,4; 6%
Almanya; 5,8; 5%
Fransa; 5,2; 5%
İngiltere; 4; 4%
İspanya; 0,6; 1%
Dünyanın Geri Kalanı; 14,4;
14%
Uzay-Havacılık ve Savunma; 13,9;
30%
Rüzgar Türbinleri; 6,7; 14%
Spor ve Eğlence ; 6,4; 14%
Kalıplama ve Bileşenler; 5,5;
12%
Otomotiv; 5; 11%
Basınçlı Kaplar; 2,4;
5%
Sivil Mühendislik; 2,3; 5%
Denizcilik; 0,8; 2% Diğer; 3,5; 7%
Uygulama alanlarına bağlı olarak karbon liflerinin kazançlarını analiz ederken, (şekil 5)
standart üretim süreçlerine ve kalite gereksinimlerine bağlı olarak sektörler arasındaki
farklılıkları unutmamak lazımdır. Mesela havacılık ve savunma endüstrisi %30 oranında
karbon lifi kullanmasına rağmen, değer olarak bu %50 ye karşılık gelmektedir. Burada
maliyeti artıran unsurlar sadece yüksek kalite değil, aynı zamanda lisans ve muayene giderleri
de etkilidir.
Diğer tüm uygulama alanları ise % tüketim miktarları açısından daha düşüktür. Ancak şekil 4
de gösterilen durumla aynıdır. Karbon lif tüketiminde ve yaratılan ciroda özellikle havacılık
ve savunma sektörlerinde, sivil mühendislik alanlarında ve otomotiv sektörlerinde 2012 ile
kıyaslamalı olarak yaratılan ciro ve tüketim miktarları mevcuttur. Buradaki % terimleri rüzgar
enerjisi segmentinde ciroya göre oluşturulmuştur.
Şekil 5. 2013 yılı için sektörlere bağlı olarak karbon lifi ciroları (milyon USD) [1].
Global Karbon Kompozit Pazarı Gerçekte üretilen tüm karbon lifi karbon kompozit ürüne dönüşmektedir. Sonuç olarak karbon
kompozitlerdeki büyüme trendi karbon lifleri ile aynıdır. Ancak kompozit malzemelerde
hemen hemen karbon lifi kadar reçine matris kullanıldığı için rakamlar neredeyse iki katına
çıkmaktadır. Şekil 6, global KTP talebini göstermektedir. 2013 de KTP talebi 72.000 ton
civarında iken, bir önceki yıla nazaran %9.1 artış göstermiştir. KTP deki büyüme 2020 ye
kadar %10.6 oranında gerçekleşeceği öngörülmektedir.
Uzay-Havacılık ve Savunma; 860;
50%
Rüzgar Türbinleri; 155,7; 9%
Spor ve Eğlence ; 189; 11%
Kalıplama ve Bileşenler; 132; 8%
Otomotiv; 129,2; 7%
Basınçlı Kaplar; 72,7; 4%
Sivil Mühendislik; 68,5; 4%
Denizcilik; 18,1; 1%
Diğer; 107,8; 6%
Şekil 6. 2008-2020 arası global KTP talebi (x1000 ton) (*: tahmini değer)
Matriks Malzemeler Karbon lif takviyeli kompozitler çeşitli matris reçineler kullanılarak üretilmektedir. Özel
uygulamalarda seramik, karbon ve metal matrisler kullanılmasına rağmen, karbon lif takviyeli
plastiklerde aşağıdaki bölümde belirtilen matrisler kullanılmaktadır. 2013 yılında karbon
kompozitler sektöründeki toplam ciro 14.7 milyar USD dır ve bunun 9.4 milyar USD lik
kısmı karbon takviyeli plastikler ile gerçekleştirilmiştir (şekil 7). polimer matris kompozitler
toplam cironun %64 ünü oluşturmaktadır [2]. KTP üretiminde kullanılan matris malzemeler
iki gruba ayrılmaktadır, bunlar termosetler ve termoplastiklerdir (şekil 7). Termoset plastikler
karbon liflerinde en yaygın kullanılan matris tipidir. Şekil 7 de gösterilen paylaşım aynı
zamanda bu plastiklerin paylaşımını da göstermektedir.
Şekil 7. 2013 yılı için karbon kompozitlerde kullanılan matris malzemelerin ekonomik hacmi
(milyon USD) [2].
47 41
51 59
66 72
79
94
109
146
0
20
40
60
80
100
120
140
160
2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015* 2018* 2020*
Tüü
keti
m (
10
00
to
n)
Karbon; 1,98; 13%
Seramik; 1,47; 10%
Metal; 1,1; 8%
Hibrid; 0,74; 5%
Termosetler; 7,15; 49%
Termoplastikler; 2,258; 15%
Polimer; 9,4; 64%
Termoset plastiklerde pazar payına katkıda bulunan faktörler aşağıda sıralanmıştır:
-iyi mekanik özellikler
-ısıl direnç
-düşük nem absorbsiyonu
-kullanıcılar için düşük malzeme maliyeti
-geniş bir aralıkta matris tipi mevcudiyeti
-kısa proses süreleri
-ani darbe direnci, yüksek hasar toleransı
-iyi form alabilirlik ve ıslatma özelliği,
-kolay stoklama
-geri kazanılabilirlik
Şimdiye kadar elastomer matrislerin gelecekte değişebilecek özellikleri nedeniyle yaygın
kullanımı gerçekleşememiştir, özellikle şaft bağlantı yerleri, makine mühendisliği
uygulamalarında sınırlayıcı olmuştur.
Üretim Prosesleri KTP malzemelerin üretiminde farklı üretim metotları kullanılmaktadır (şekil 8). Bu yılın
raporlarında geçen yıla nazaran kullanılan üretim proses tipleri hafif değişiklikler ile
sınıflandırılmıştır. Prepreg kullanılarak gerçekleştirilen serme metotları (%37) bu konuda en
büyük paya sahiptir ve giderek büyümektedir. Ancak pultrüzyon sarma metotları da toplam
pazarın %40 gibi bir oranını alarak prepreg le birlikte en büyük paya sahip üretim metotları
haline gelmişlerdir. Ayrıca kolay üretim metodu olmaları nedeniyle enjeksiyon ve presleme
metotları (mesela RTM), manuel olarak gerçekleştirilen yaş laminasyon ve vakum infüzyon
teknikleri de sıklıkla kullanılan yöntemler arasındadır.
Şekil 8. Üretim proseslerine bağlı olarak KTP pazar payları (2013) (Toplam 9.408 milyar
USD) [2].
Prepreg serme prosesi
(otoklav ve otoklav
dışında); 3434; 61%
İnfüzyon prosesleri; 1176; 21%
Pres ve enjeksiyon
prosesleri; 612; 11%
Diğer; 376; 7%
Bölge Bazında Değerler Şekil 9, karbon kompozitlerin bölgeler bazında cirosunu göstermektedir. Kuzey Amerika ve
özellikler Amerika havacılık ve savunma alanında en büyük üretici durumundadır ve global
cironun 5 milyar USD ile hemen hemen üçte birini tek başına gerçekleştirmektedir. Pazarın
bu arzına bağlı olarak batı Avrupa bu alanda 4.7 milyar USD ile ikinci büyük üretici
durumundadır. ancak eğer Avrupa Macaristan (Zoltek) gibi ülkelerinde içeren bir bütün
olarak ele alınırsa, bu durumda kuzey Amerika yı 2. liğe doğru ittirecek kapasite
oluşmaktadır. Güçlü bir havacılık endüstrisine sahip kuzey Amerika yanı sıra , Avrupa da pek
çok alanda güçlü üretim sektörlerine sahiptir, rüzgar enerjisi, otomotiv, ve makine
mühendisliği alanında önemli bir karbon kompozit talebi mevcuttur. Japonya çok sayıda lif
üreticisine sahip olduğu için, 2.2 milyar USD ile 3. büyük karbon kompozit üreticisi
durumundadır. Asya ve Çin de rüzgar enerjisi sektörü bu bölgede 1.9 milyar USD lik bir
pazar oluşmasına neden olmuştur.
Şekil 9. 2013 yılına ait bölgeler bazında KTP ciroları [2].
Uygulama Alanları Aşağıdaki bölümlerde karbon kompozitlerin dört önemli uygulama alanına göre pazar payları
ve önemli alt sektörleri açıklanmıştır.
Havacılık ve Savunma
USA ve Avrupa havacılık ve savunmada en önemli ekonomik bölgelerdir ve Boeing ve
Airbus gibi firmalara sahiptirler. Pazar segmentleri özellikle ticari sivil havacılık sektörleri
tarafından domine edilmektedir, bunun yanı sıra kargo ve büyük yolcu uçakları da önemli bir
paya sahiptir. Bu alanda yaklaşık 2.5 milyar USD lik (%60) ciro gerçekleşmektedir. Askeri
uçaklar ve taşımacılık uçakları bu alanda ikinci büyük ciroya sahiptir, yaklaşık yıllık 700
milyon USD ciro yapmaktadır, bunu business (özel jet) uçaklar, helikopterler ve diğer ürünler
izlemektedir, özellikler spor havacılık ve uzay ekipmanları da bu alanda giderek büyüme
göstermektedirler.
Batı Avrupa; 4,7; 32%
Kuzey Amerika; 5,07; 34%
Japonya; 2,21; 15%
Asya&Pasifik; 1,91; 13%
Dünyanın Geri Kalanı; 0,81; 6%
Şekil 10. Havacılık ve Savunma alanında alt segmentlere bağlı KTP ciroları (milyon USD)
(2013) [2].
Rüzgar Türbinleri
Rüzgar enerji türbinleri, karbon kompozitlerin tüketiminde ikinci büyük segmenttir. Global
rüzgar enerji kapasitesi 2005 yılından bu yana genişlemektedir (şekil 11) ve 2013 yılında
yaklaşık 318 GW kapasiteye erişmiştir. Her bir türbin için elektrik üretimi rotor çapının ikinci
dereceden bir fonksiyonu ile hesaplanmaktadır ve bu nedenle üreticiler çok daha büyük
çaplarda ve hafif türbinler üretme konusunda kapasitelerini zorlamaktadır. 1985 yılında
ortalama rotor çapları 15 m ve elektrik çıkışı 1 MW iken, 2013 yılında ortalama rotor çapları
100 m ve ortalama elektrik üretimi 2.5 MW kapasiteye erişmiştir [5]. Bunlar multi megawatt
rüzgar enerji türbinleri olarak adlandırılır ve 40 ve 50 m uzunlukta kanat uzunluklarına sahip
oldukları için istenen ağırlıkta ve dayanımda olabilmesi için ancak karbon lif kompozitlerle
üretilebilirler. 2013 yılında rüzgar enerji pazarında yaklaşık 1.8 milyar USD lik karbon
kompozit cirosu gerçekleşmiştir. Ancak sektördeki karbon lif tüketimi 2012 yılından daha
düşüktür (10.000 ton). Bu duruma sebepler teknik ve idari olarak ikiye ayrılmaktadır,
genellikle düşük otomasyon, konstrüksiyondaki zorluklar, finansal problemler, lisans
almadaki zorluklar bunlara örnek verilebilir. Mesela dünya genelinde 2013 yılında sadece 35
GW yeni kapasite oluşmuştur (şekil11).
Şekil 11. Global olarak mevcut (kümülatif) ve yıllara bağlı olarak her yıl için ayrı ayrı yeni
kurulmuş rüzgar enerji türbin kapasiteleri (GW cinsinden) [6].
Ticari Havacılık; 2470; 60%
Askeri Havacılık; 659; 16%
Özel Jet Sektörü; 329; 8%
Helikopterler; 288; 7%
Diğer; 370; 9%
59,1 73,9
93,9 120,6
159
198
238,1
283,2
318,1
0
50
100
150
200
250
300
350
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Glo
bal
Me
vcu
t R
üzg
ar E
ner
ji
Türb
in K
apas
ites
i (G
W)
11,5 14,7
20,29
26,87
38,47 39,06 40,64
45,17
35,29
0
10
20
30
40
50
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Yen
i Ku
rulm
uş
Rü
zgar
En
erji
Tü
rbin
Kap
asit
esi
(GW
)
Bu sektör 3 major ulusal ekonomi tarafından domine edilmektedir: Çin, 2013 yılında 91 GW
ile dünya toplamının üçte birini teşkil etmektedir ve her yıl kapasitesini artırmaktadır. Bunu
USA izlemektedir, 62 GW. Almanya ise 34 GW ile dünya üçüncüsüdür (şekil12) [6].
Şekil 12. Dünyada bölgeler bazında kurulu rüzgar enerji kapasitesi (GW) (Aralık 2013) [6].
Spor ve Eğlence Ekipmanları
Spor ve eğlence ekipmanlarının 2013 yılında karbon kompozitlerde dünya geneli cirosu 1.8
milyar USD dir. Bu sektör karbon kompozitlerin ilk uygulama alanlarından birisidir. Karbon
kompozitler sadece yüksek performanslı ürünlerde değil, aynı zamanda böyle spor
ekipmanlarında da kullanılmaktadır: golf sopaları, tenis raketleri, bisiklet gövdeleri, vs (şekil
13). Aynı zamanda kış sporları ve su sporlarında da uygulamaları mevcuttur.
Şekil 13. Karbon kompozitlerin spor ve eğlence ekipmanlarında ciro miktarları (milyon
USD).
Çin; 91,412; 34%
USA; 61,091; 23%
Almanya; 34,25; 13%
İspanya; 22,959; 8%
Hindistan; 20,15; 7%
İngiltere; 10,531; 4%
İtalya; 8,552; 3% Fransa; 8,254; 3%
Kanada; 7,803; 3%
Danimarka; 4,772; 2%
Spor amaçlı sopa, başlık,
(golf) vs.; 559
Raketler; 309
Bisiklet; 206
Diğer; 397
Otomotiv
KTP otomotiv endüstrisinde CO2 emisyonu azaltılması, hafif yapıların üretilebilmesi için
önemli bir malzeme haline gelmiştir. KTP lerin otomotiv endüstrisinde kullanımı hala
başlangıç safhasındadır ve ilerisi için önemli potansiyel arz etmektedir. Ancak bu durum
özellikle karbon lifi fiyatlarının düşmesine de bağlıdır.
1980 lerde ilk karbon lif uygulaması tahrik millerinde gerçekleşmişti, bundan sonra motor
sporları dışında da uygulamalar başladı ve yüksek segmentli küçük hacimse üretilen seri
üretimlerde kendini göstermeye başladı. Karbon kompozitler araçlarda bugün yapısal
parçaların uygulamalarında önemli miktarda kullanılmaktadırlar (fren balatalarından, crush
box, monokok, yolcu kompartımanı ve römorkor tipi kompartımanların üretiminde
kullanılmaktadır). karbon kompozitler aynı zamanda raylı sistemlerde de önemli bir paya
sahip olmuştur. Örneğin ön cam silecekleri gibi küçük parçalardan, vagonların ön parçalarının
ve zemin parçalarının üretimine kadar kullanımı yaygınlaşmıştır. Otomotiv segmentlerinde
2.2 milyar USD ile karbon kompozit pazarı önemli bir hacme ulaşmıştır. Bu alanda binek
araçlar %46 lık pay ile en önemli segmenttir. Karbon kompozitlerin yüksek maliyeti onların
orta ve düşük sınıf araçlarda kullanımını sınırlamaktadır. Ancak lüks sınıf araçlarda
kullanılabilmektedirler. Kompozitlerin diğer kullanım alanları olan kamyonlar (%18), motor
sporları (%15) ve trenler (%13) toplamda otomotiv endüstrisi tarafından üretilen ciroya
önemli miktarlarda katkı sağlamaktadır.
Şekil 14. Otomotiv endüstrisinde KTP malzemelerin ciro miktarları (2013 yılı için, milyon
USD cinsinden) [2].
Trendler ve Genel Bakış Gelecek 5 yıl için analistler karbon lif pazarında yıllık büyümeyi %9 civarında
öngörmektedirler. Daha sonrasında ise büyüme %10 olarak öngörülmektedir (şekil 1). Bu
tahminlere dayanarak global karbon lif talebi 2020 itibarıyla 89.000 tona erişecektir ve 3.3
milyar USD ciroya ulaşacaktır. Mevcut durumda kapasite fazlalığı olmasına karşın, bazı elyaf
üreticileri geleceğe dönük kapasite artışı planlamasına girdiklerini açıklamaktadırlar:
Otomobil; 1014; 46%
Kamyon; 397; 18%
Yarış Araçları; 331; 15%
Trenler; 287; 13%
Diğer; 176; 8%
- SGL ve BMW 100 milyon USD yatırım yapmışlardır ve üretim kapasitesini 6000 tondan
9000 tona çıkarmışlardır, bu yolla yıllık 300 milyon USD ciro yapmayı hedeflemektedirler
[4].
- Mitsubishi rayon kapasitesini 2000 ton genişleterek 2016 ortalarına doğru katlamayı
hedeflemektedir [7].
Karbon kompozit pazarı 2013 yılında 14.7 milyar USD ciroya erişmiştir, ve aynı oranda
büyümeye devam etmesi beklenmektedir. KTP malzemeler bu alanda 9.4
milyar USD ile en büyük paya sahiptir [2]. KTP pazarı istikrarlı ve kararlı büyümeye devam
etmektedir. KTp lerin havacılık ve rüzgar enerji sektörlerindeki artışına ilaveten otomotiv ve
endüstriyel uygulamalardaki kullanımı da artmaktadır. pazar incelemeleri ortalama yıllık
büyümenin gelecek beş yılda %6-11 arasında olacağını ve daha sonra %10 lara erişeceğini
öngörmektedir. Mesela 2020 de KTP talebinin 146 000 tona ve cironun 16 milyar USD ye
erişmesi öngörülmektedir. 2020 için diğer matris malzemelerle birlikte öngörü 25 milyar USD
dir [2].
Havacılık ve Savunma
Havacılık ve savunma sektörleri karbon kompozitlerin gelişiminde önemli bir rol
oynamaktadır. A380 modeli ile Airbus ve Dreamliner 787 modeli ile Boeing firmaları yolcu
uçaklarının gelişiminde önemli mesafeler kat etmiştir. Her iki modelde karbon kompozitlerin
yapısal uygulamalarında çok önemli bir örnek teşkil etmektedir.
Pazar araştırmaları Airbus firmasının bu uçaklardan 25-30 adet yaptığını ve 180 adet eni
sipariş aldığını göstermektedir [8]. Boeing 887 Dreamliner için yeni siparişler almıştır [9].
Gelecek projeler (A350XWM modelinde %53 kompozit kullanılmaktadır [10] ve Boeing
777X karbon kanatlardan yapılmıştır [11]), karbon kompozitlerin havacılık endüstrisinde
giderek kullanımının artacağını ve uçak modellerinde karbon kompozit kullanım oranlarının
artacağını göstermektedir. Endüstriyel analistler gelecek yıllarda %8-13 arasında büyüme
öngörmektedirler. Karbon kompozitlerin yolcu uçaklarında kullanımının 2022 yılında 6
milyar USD olacağı öngörülmektedir.
Karbon kompozit yapılar savunma endüstrisinde de iyi bir yere sahiptir. Tüm modern
savunma projeleri mesela A400M, F-22, F-35, Eurofighter or Eurocopter Tiger, kompozit
malzemelerin giderek artan şekilde kullanıldığı projelerdir. Ancak bütçe kesintileri ve ihracat
sınırlamaları büyümeyi sınırlamaktadır. Buna rağmen yıllık büyüme oranları %6-12 arasında
beklenmektedir. 2022 ye kadar toplam yıllık cironun 1.4 milyar USD olması öngörülmektedir
[2].
Şekil 15. Havacılık ve savunma sektörlerinde milyon USD cinsinden yıllara bağlı olarak ciro
miktarları [2].
Rüzgar Türbinleri
Yıllık ortalama büyümenin %9.7 nin üzerinde Yenilenebilir enerjiye geçiş ve rüzgar çiftlikleri
ile ilişkili genişleme beklentileri tarafından yönlendirilen% 9,7 ortalama yıllık büyüme, rüzgar
türbini segment için öngörülmektedir. Analistler 2022 yılında yıllık 4 milyar USD ciro
öngörmektedir [2]. Yeni multi-megawatt türbinler büyük kanatlarla yapılmaktadır ve enerji
kapasiteleri yüksektir. Mesela rotor çapları 83.5 m olan türbinlerde 7MW çıkış vardır ve
bunların özellikle 2015 yılında kuzey denizinde uygulamaları artacaktır [12]. Fraunhofer
enstitüsü verilerine göre, 20 MW türbinler 2020 yılına kadar kullanıma geçecektir. Bu
nedenle makul ağırlıklarda ve istenen dayanımda büyük kanat imalatı için karbon
kompozitlerin kullanımı kaçınılmaz olarak kullanılacaktır [13].
Şekil 16. Rüzgar enerji türbinlerinde KTP malzemelerin ciro miktarları [2].
4116 4412
5072
5826
7371
9316
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
2013 2014 2016 2018 2020 2022
1764 1893
2179
2509
3188
4047
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
4500
2013 2014 2016 2018 2020 2022
Top
lam
Cir
o (
mily
on
USD
)
Otomotiv
BMW, yeni i-serisi ile büyük ölçek üretim konusunda ciddi bir adım atmıştır. Üretim 2013
eylül ayında başlamıştır ve günlük 100 adet kapasiteye ulaşmıştır [14]. BMW grubu diğer
modellerde de KTP kullanımını artırmayı hedeflemektedir. Bunun için BMW sadece karbon
lif üreticisi olan SGL ile ortaklıkla yetinmeyip aynı zamanda KTP üretim proses kapasitesini
de artırmıştır. Son zamanlarda firma KTP üretimi için 20 milyon USD ilave yatırım daha
gerçekleştirmiştir [15]. Diğer üreticilerde KTP kullanımını artırmayı hedeflemektedirler,
ancak karbon liflerinin yüksek maliyeti nedeniyle temkinlidirler. 2018 yılına kadar yıllık
cironun %7 büyüme göstereceği tahmin edilmekte sonrasında ise hızlanarak %12 ye çıkması
beklenmektedir. 2022 ye kadar yıllık global cironun 4.9 milyar USD ye çıkması
beklenmektedir. bu yaklaşık yıllık 20.000 ton karbon lifi anlamına gelmektedir [2]. Otomotiv
uygulamaları pazar liginde rüzgar türbinlerinin önünde yükselen ikinci değer olması
beklenmektedir.
Şekil 17. Otomotiv sektöründe KTP malzemelerin ciro miktarları [2].
Spor ve Eğlence Ekipmanları
Spor ve eğlence ekipmanlarındaki pazar segmentleri, karbon kompozitler alanında en güçlü
gelişen alanlardan birisidir. Fiyat baskıları nedeniyle bu alanda gelecek yılarda sadece yıllık
%4 büyüme öngörülmektedir. 2018 den itibaren yıllık büyümenin %7.5 olması
öngörülmektedir. Bu durum, otomotiv, rüzgar enerji gibi alanlardan daha yavaş bir büyüme
anlamına gelmektedir. 2022 ye kadar 2.4 milyar USD pazar hacmi beklenmektedir. Bu
segmentin otomotivin gerisinde kalacağı tahmin edilmektedir.
2205 2357 2689
3070
3874
4884
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
2013 2014 2016 2018 2020 2022
Top
lam
Cir
o (
mily
on
USD
)
Şekil 18. Spor ve eğlence ekipmanlarında KTP malzemelerin ciro miktarları [2].
Konstrüksiyon
Analistler konstrüksiyon alanında karbon liflerinin potansiyelinin mükemmel düzeylerde
olduğunu göstermektedir. Yeni yapılarda karbon liflerinin kullanımının yanısıra , eski köprü
ve yapılarda karbon liflerinin güçlendirme amacıyla kullanımı da artmaktadır. Malzeme
maliyetlerinin çelik takviyeli betonlardan yüksek olmasına rağmen, uygulama kolaylıkları ve
hafiflik ve kolay taşınabilirlik özellikleri ve uzun dönemdeki avantajları nedeniyle, daha üstün
özellikleri mevcuttur.
Konstrüksiyon sektörü karbon betonların maliyetinin biraz düşmesi durumunda çok ciddi
fırsatlar sunmaktadır. USA da yaklaşık 600.000 köprünün yarısı restorasyon gerektiren
yaşlara erişmiştir. Avrupa da pek çok köprü restorasyon veya onarım gerektiren yaşlara
erişmiştir. Bu araştırmaya bağlı olarak, Almanya tek başına 2030 yılına kadarki projeler için
16-17 milyar Euro ayırmıştır [16]. 2013 yılında bu sektördeki karbon lif talebi, 2300 ton
olarak tahmin edilmişti. Karbon kompozit cirosu ise 590 milyon USD civarındadır (şekil 19).
Yıllık gelişme oranı %6 iken, sonraki 5 yıl için %9 olarak tahmin edilmiştir.
Şekil 19. Konstrüksiyon sektöründe KTP malzemelerin ciro miktarları [2].
1470 1532 1660
1801
2082
2405
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
2013 2014 2016 2018 2020 2022
Top
lam
Cir
o (
mily
on
USD
)
590 622 686
770
910
1070
0
200
400
600
800
1000
1200
2013 2014 2016 2018 2020 2022
Top
lam
Cir
o (
mily
on
USD
)
Sonuç ve Genel Değerlendirme İlk yıllardaki ve 2009 yılındaki finansal ve ekonomik kriz dönemi dikkate alınmadığında,
karbon lif pazarının hemen hemen istikrarlı ve sabit %10 luk bir büyüme oranına eriştiği
(2010-2013 ortalaması) söylenebilir. Aynı şekilde KTP pazarının da %10.5 lik bir büyüme
oranına eriştiği belirtilebilir. 2014 yılında karbon lif tüketiminin 50.000 tonu aşması ve oluşan
cironun 1.77 milyar USD olması beklenmektedir. Karbon kompozitler pazarının toplam
cirosunun ise 2014 yılında 15 milyar USD olması beklenmektedir.
%10 civarındaki sürekli büyüme gelecek yıllarda havacılık-savunma, rüzgar türbinleri ve spor
ve eğlence ekipmanları gibi sektörler tarafından öngörülen büyüme tahminleri ile garanti
edilmektedir. Bunlara ilaveten otomotiv ve konstrüksiyon sektörleri de daha az belli olmakla
birlikte, büyüme trendi içindedir. Her iki sektörde büyük hacimde karbon ve karbon kompozit
kullanma potansiyeline sahip oldukları için, karbon liflerinin maliyetinin düşmesinde etkili
olabileceklerdir. Bu belirsizlik karbon ve karbon kompozit pazarındaki öngörü ciroları
yansıtmaktadır. Genellikle pozitif görünüm iş dünyası üyeleri arasında yılda iki kez yapılan
toplantılardan elde edilen Almanya Kompozit malzeme pazar araştırması sonuçlarına
yansımaktadır. Kompozit Almanya 2013 yılında Almanyada ki dört büyük kuruluş tarafından
(AVK, CCeV, CFK Valley Stade ve VDMA Forum Composite Techn.) tarafından
kurulmuştur. Ezici bir çoğunlukla üyeler şirketlerinin pozitif veya çok pozitif anlamda
büyümesinden bahsetmiştir. Hatta muhafazakar tahminler bile gelecekte pazarın son derece
canlı olacağından bahsetmiştir. Ancak endüstri maliyetlerin düşmesi, seri üretim için hızlı
üretim tekniklerinin ve otomasyonun geliştirilmesi, gibi çok sayıda zorlukla mücadele etmek
zorundadır.
Fiyat-performans oranı malzemelerin birlikte kombin edilmesi ile uygulama alanlarına adapte
edilebileceğini öngörmektedir. Ekolojik faktörler elbette bu süreçte en az ekonomik faktörler
kadar göz önünde bulundurulmalıdır..
Referanslar [1] Lucintel LLC, Growth Opportunities in the Global Carbon Fibre Market: 2014-2019, Irving, USA, 2014. [2] Acmite Market Intelligence e.K., Market Report: Global Carbon Fiber Composite Market,Ratingen, 2014. [3] Toray Industries, Inc., "http://www.toray.com," 03 2014. [Online]. Available: http://www.toray.com/news/manage/nr140303.html. [Zugriff am 09 09 2014]. [4] BMW Group, "BMW Group PresseClub Deutschland," 09 05 2014. [Online]. Available: https://www.press.bmwgroup.com/deutschland/pressDetail.html?title=bmw-group-und-sglgroup verdreifachen-produktionskapazit%C3%A4t-im-karbonfaserwerk-moseslake&outputChannelId=7&id=T0179312DE&left_menu_item=node__4088. [Zugriff am 07 07 2014]. [5] EWEA - The European Wind Turbines Association, [Online]. Available:http://www.ewea.org/uploads/pics/EWEA_Wind_energy_factsheet.png. [Zugriff am 02 09 2014]. [6] "Global Wind turbines Council - GWEC," [Online]. Available: http://www.gwec.net/globalfigures/.[Zugriff am 27 08 2014]. [7] Mitsubishi Rayon Co., Ltd., "https://www.mrc.co.jp," 30 06 2014. [Online]. Available:https://www.mrc.co.jp/english/pressroom/detail/pdf/20140630192937.pdf. [Zugriff am 08 08 2014].
[8] Airbus, "AIRBUS Orders & deliveries," 31 07 2014. [Online]. Available:http://www.airbus.com/no_cache/company/market/orders-deliveries/. [Zugriff am 19 08 2014]. [9] Boeing, "Boeing 787 Model Summary," 31 07 2014. [Online]. Available:http://active.boeing.com/commercial/orders/displaystandardreport.cfm?cboCurrentModel=787&optReportType=AllModels&cboAllModel=787&ViewReportF=View+Report. [Zugriff am 19 082014]. [10] Airbus, "Airbus A350 XWB Familiy," 19 08 2014. [Online]. Available:http://www.airbus.com/aircraftfamilies/passengeraircraft/a350xwbfamily/. [Zugriff am 19 08 2014]. [11] Boeing, "Boeing Introducion the 777X," 19 08 2014. [Online]. Available:http://www.boeing.com/boeing/commercial/777X/index.page. [Zugriff am 19 08 2014]. [12] S. Rentzing, "ee-news.ch," 07 02 2014. [Online]. Available: http://www.eenews.ch/de/wind/article/28102/rotor-laengere-fluegel-fuer-mehr-leistung. [Zugriff am 28 082014]. [13] D. Dürand, "Wirtschafts Woche," 29 11 2012. [Online]. Available:http://www.wiwo.de/technologie/umwelt/windenergie-wer-dreht-das-groesstewindrad/ 7457982.html. [Zugriff am 28 08 2014]. [14] W. Eckl-Dorna, "manager magazin online," manager magazin new media GmbH, 15 04 2014.[Online]. Available: http://www.manager-magazin.de/unternehmen/autoindustrie/elektroautoherstellung-bmw-faehrt-i3-produktion-um-40-prozent-hoch-a-964633.html. [Zugriff am 31 08 2014]. [15] BMW Group, "BMW Group PressClub," 01 08 2014. [Online]. Available: https://www.press.bmwgroup.com/deutschland/pressDetail.html?title=weltweit-einmalige-cfkstackanlage-geht-nach-rekordbauzeit-inbetrieb&outputChannelId=7&id=T0190324DE&left_menu_item=node__4088. [Zugriff am 31 08 2014]. [16] Deutsches Institut für Urbanistik, "Deutsches Institut für Urbanistik: Infrastruktur," 30 09 2013. [Online]. Available: http://www.difu.de/presse/2013-09-30/infrastruktur-viele-kommunalestrassenbruecken-muessen-bis.html. [Zugriff am 20 08 2014]. [17] "SGL Group," 09 05 2014. [Online]. Available: http://www.sglnewsroom.com/de/meldungen/bmw-group-sgl-group-verdreifachenproduktionskapazitaet- karbonfaserwerk-moses-lake.12352.php. [Zugriff am 08 08 2014]. [18] AVK, CCeV, CFK Valley Stade, VDMA Forum Composite Technologie , "Composites Markterhebung - 1. Halbjahr 2014," Composites Germany, Berlin, 2014. [19] T. Roberts, "The Carbon Fiber Industry worldwide 2011-2020," Materials Technology Publications, Watford, 2011.