Bu mayıs ayında, poliakrilonitril (PAN) prekürsörü ve karbon fiber üreticisi olan Alabuga-Volokno’nun 10. yıl dönümü kutlanıyor. Rosatom’un Kompozit Teknolojileri Bölümü’nün bir parçası olan fabrika, son on yılda kompozit malzeme tedarik zincirinde önemli bir halka haline geldi ve yalnızca nükleer endüstriye değil, birçok başka uygulamaya da hizmet ediyor.
Karbon fiber fabrikasının inşasına, 2012 yılında Tataristan’ın Alabuga özel ekonomik bölgesinde başlandı. İlk üretim hattının yıllık kapasitesi 1.500 metrik ton karbon fiberdi.
Süreç bir cağlık sistemiyle başlar, ardından enerji tasarruflu oksidasyon ve karbonizasyon fırınlarında termal işlem yapılır ve yüzey işlemi ve fiber sarımıyla sonlanır. Üretim süreci kağıt üzerinde basit gibi görünse de bu hat, genellikle genç ve hızlı gelişen karbon kompozit sektöründe standardizasyonun nadir olması nedeniyle kendi türünde tektir.
Alabuga-Volokno fabrikası, 15 Mayıs 2015’te resmen açıldı. Rosatom’un Kompozit Teknolojileri Bölümü Genel Müdür Yardımcısı ve Teknik Müdürü Yury Svistunov, “Lansman bizi dünya çapında tanınan önemli bir oyuncu yaptı ve medya bizi haber yapmaya başladı” dedi. Alabuga-Volokno, kompozit üretimi için orta ve yüksek mukavemetli karbon fiber üretiyor. Rus yapımı karbon fiber hızla küresel çapta talep gördü ve ayrıca ithalat ikamesi çabalarının bir parçası olarak yurt içinde tedarik ediliyor (uygulama alanları hakkında daha fazla bilgi için aşağıya bakınız).
Bu arada Kompozit Bölümü, karbon fiber yapımında kullanılan hammadde olan PAN prekürsörü üretimini yapmak için çalıştı. Kasım 2021 itibarıyla, prekürsör üretim tesisleri fabrikanın ayrılmaz bir parçası haline geldi. PAN prekürsörleri, Rusya’nın en büyük petrol şirketlerinden olan Lukoil’in tedarik ettiği bir petrol arıtma ürünü olan akrilonitrilden üretiliyor. Üretim süreci, polimer moleküllerinin oluşturulduğu bir reaktörde başlar. Polimer akışları daha sonra çok sayıda küçük deliği olan eğirme memeciklerinden geçerek ultra ince lifler oluşturur. Rosatom Genel Müdürü Aleksey Likhachev, tesisin resmi açılışında, “Bu yeni üretim tesisi karbon kompozit üretim zincirimizi tamamlıyor. Rus PAN prekürsörlerinin kalitesi, dünyanın önde gelen üreticilerinin kalitesiyle eşleşiyor” ifadelerini kullandı.
Bu yeni 5.000 ton/yıl tesisin faaliyete geçmesiyle Kompozit Bölümü’nün yabancı tedarikçilere olan bağımlılığı ortadan kalktı. PAN prekürsör hattı artık sadece Alabuga-Volokno’yu değil, aynı zamanda Saratov Bölgesi’nde Balakovo’daki Rosatom’un ikinci kompozit fabrikasının ihtiyacını da karşılıyor. Sonuç olarak Rosatom, çeşitli ürün hatlarıyla karbon fiberin küresel üreticileri arasında ilk dörde girdi.
Alabuga-Volokno’nun karbon fiberi, dar gövdeli MC-21-300 uçağının 17,5 metrelik kanat konsollarında ve orta kanat kutusunda kullanılıyor. Kompozit malzemeler aerodinamiği düzeltiyor, ağırlığı azaltıyor ve nihayetinde yakıt tüketimini ve işletme maliyetlerini düşürüyor. Tamamen ithal ikameli MC-21 için sertifikasyon uçuşlarının 2025 yazında başlaması planlanıyor.
Karbon fiberin ikinci kritik kullanım alanı, uranyum zenginleştirmede kullanılan gaz santrifüjlerinin rotorlarıdır. Rosatom’un Yakıt Bölümü (TVEL), santrifüjler 30 yıla kadar durmadan saniyede 1.500 devirden fazla sürekli çalıştığı için fiberin son derece yüksek kalitede olmasını talep ediyor.
Üçüncü büyük uygulama alanı ulaşım. Karbon kompozitler, yarış arabaları, kar kayakları, kürek sörfü tahtaları, motosiklet kaportaları ve daha fazlası için hafif ancak güçlü gövdeler yapmada kullanılır. Kompozit Bölümü, İtalyan yarış takımı Kawasaki Puccetti Racing ile ortaklık kurdu ve şimdi motosiklet bileşenleri pazarına girdi. Rus kompozitlerinin spor bisikletlerinde, kürek sörfü tahtalarında, kar kayaklarında ve hatta hokey sopalarında bulunabileceği doğrudur.
Dördüncüsü, hidrojenin depolanması ve taşınması için olanlar dahil olmak üzere yüksek basınçlı tankların üretimidir.
Beşincisi rüzgar enerjisi: karbon kompozitler rüzgar türbini kanatlarında kullanılan malzemelerin yaklaşık %10’unu oluşturur. Kanat boyunca uzanan çok katmanlı karbon kumaştan yapılmış şeritler olan kanat ana kirişi kapaklarını yapmada kullanılırlar. Bunlar kabuklara gömülüdür ve kanatların rüzgar yüklerine dayanmasına yardımcı olan yapısal elemanları destekler.
Son olarak, karbon kompozitler çok sayıda küçük ürün ve parça üretiminde kullanılır. Burada, olasılıklar yalnızca tasarımcıların hayal gücüyle sınırlıdır. Buna dizüstü bilgisayar kasaları, müzik aletleri ve çok daha fazlası dahildir.
