Upload
hakhanh
View
237
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
İSTANBUL TİCARET ODASI
İLERİ MALZEME TEKNOLOJİLERİ SEKTÖR RAPORU
Hazırlayan: Mert Özcömert
Ekim, 2005
2
İÇİNDEKİLER I. İLERİ MALZEMELERİN GELİŞİMİ II. İLERİ MALZEMELERİN TANIMI III. İLERİ MALZEME UYGULAMALARI IV. DÜNYA’DA İLERİ MALZEMELER V. TÜRKİYE’DE İLERİ MALZEMELER VI.SONUÇ X.SEKTÖRLE İLGİLİ BAZI FAYDALI ADRESLER XI.SEKTÖRLE İLGİLİ BAZI ÖNEMLİ FUARLAR XII.KAYNAKÇA
3
Dünyadaki araştırma geliştirme çalışmalarına paralel gelişen teknoloji ve gelişen
teknolojinin üretim yöntemlerine uygulanması ile birlikte dünya pazarına sunulan yeni
ürünler, dünya pazarından pay almak isteyen ülkeler için ekonomilerini geliştirme
aracı olarak değerlendirilmektedir. Küreselleşmenin getirdiği rekabet ortamında
piyasaya katma değeri yüksek yeni ürünler arz eden ve bu ürünlerle rekabet yarışını
sürdüren ülkeler bu alanda alt yapısı eksik diğer ülkelere ürün ve teknolojilerini ihraç
ederek büyümektedir.
Teknik ve teknolojik ürünlerin günlük yaşamda ağırlığının artması ve toplumun bu tür
ürünlere olan talebinin yoğunluğu, son on yıldır ülkemizin dış ticaret dengesini
olumsuz yönde etkilemektedir. Ülkemizde bir taraftan ürün yelpazesini ve ürün birim
maliyetini düşürürken diğer taraftan ürün kalitesinin ve teknolojik içeriğinin arttırılması
gereği ortaya çıkmaktadır. Türkiye’de teknolojik katma değeri olan ürün tüketiminin
payı gittikçe büyümektedir. (8)
Geleceği şekillendiren ileri teknoloji destekli katma değeri yüksek ürünlerin
oluşturduğu pazara ülkemizin de girebilmesi ve söz konusu ürünlerin ticaretinde pay
sahibi olabilmesi için gerekli stratejiler üzerinde yoğun olarak çalışması zorunludur.
Bu amaçla ileri teknoloji ile üretilmekte olan ileri malzemelerin tanıtımı ve ülkemizin
bu alanda yapılan çalışmalar doğrultusunda dünyadaki yeri incelenmeye çalışılmıştır.
I. İLERİ MALZEMELERİN GELİŞİMİ Malzeme teknolojisindeki gelişimle birlikte, ortaya çıkan yeni ürün ve yeni pazar
oluşumları tüm sektörleri etkilemektedir. Özellikle son 20 yıldır giderek önem kazanan
bir ileri teknoloji alanı olarak “İleri Malzemeler” belirtilen özelliklerini daha ağırlıklı
olarak hissettirmektedirler. Etkinliği ve güvenilirliği geliştirilmiş fiziksel, kimyasal ve
mekanik özellikleri daha üstün, daha hafif, daha az yer kaplayan, daha ucuz ve yeni
işlevlere daha uygun, üstün performans gösteren, katma değeri yüksek malzeme
ihtiyacı artmaktadır. (8)
4
Gelensel anlayıştan ileri malzemelerin gelişmesine ve kullanımına yol açan yeni
anlayış arasındaki farklılıklar aşağıdaki tabloda özetlenmiştir.
GELENEKSEL ANLAYIŞ İLERİ MALZEMELER
Makroyapı denetimi Mikroyapı denetimi Araştırma, tasarım, üretim ve uygulama ayırımı
Artan entegrasyon
Büyük pazar/düşük tüketim artışı Küçük Pazar/ yüksek hızda tüketim artışı Düşük maliyetli standart ürünler/yüksek üretim
Çok değişken ve entegre işlevli ürünler, yüksek saflık, yüksek katma değer ve çevreye duyarlılık
Ana tüketiciler : Ulaşım ve inşaat Ana tüketiciler : Enformasyon ve telekomünikasyon
Hammadde ve enerji yoğun Bilgi yoğun Özel uzmanlık Çok disiplinli ekip çalışması Ürüne özgü donanım Esnek üretim Otomasyon Bilgisayar denetimli şebeke Düşük Ar-ge Çok yüksek Ar-Ge Kendi teknolojik birikimi Araştırma-üretim-uygulama üçlü ayağı İstatistiksel ve tahribatlı test (üretim sonrası)
Anında ve tahribatsız test
Büyük ve tek firma (kartel) Yoğun işbirliği içinde büyük, orta ve küçük ölçekli özel birimler
Hammadde ve enerji firmanın tavrını belirler
Özel pazar ve teknolojik birikim firma tavrını belirler
Malzeme üreticilerinin hammadde kaynaklarını denetim altında tutma eğiliminde olduğu geriye doğru entegrasyon
Malzeme kullanıcılarının üretici, malzeme ve üreticilerinin kullanıcı olmak istediği yatay ve dikey etkileşim
Malzeme üretim süreçlerinde anlayış değişimleri (3) II. İLERİ MALZEMELERİN TANIMI
İleri malzemeler katma değeri yüksek, ileri teknoloji ve bilgi gerektiren malzemeler
olarak tanımlanmaktadır. Endüstriyel açıdan ileri malzemelerin kullanımı ülkelerin
gelişmişlik düzeyleri ve ekonomileri ile de paralellik arz etmektedir. İleri malzemeler
birçok alanda kullanılmakta ve geniş bir yelpazeyi kapsamaktadır. Yüksek katma
değere sahip olmaları nedeniyle ülke ekonomisinde itici unsur olarak rol olabilecek
söz konusu malzemeler, ülkemizin dünya pazarlarındaki rekabet gücünü
arttırabilecek potansiyele sahiptir.
5
İleri malzemeleri en geniş anlamda “yüksek saflıkta, yüksek teknolojik performansa
ve yüksek bilgi içeriğine sahip ve dünya ekonomisine giderek artan bir ölçekte
katkıda bulunan yüksek katma değerli malzemeler” olarak tanımlamak mümkündür.
(3)
Ayrıca, “20. Yüzyılın ikinci yarısında, dünya ekonomisine önemli ölçekte pazar
payıyla giren seramik, polimer, metal ve kompozitler olarak yüksek safiyete, yüksek
teknik performansa ve yüksek bilgi içeriğine sahip artan entegre işlev çeşitliliği olan
yüksek katma değerli malzeme” (1) şeklinde de tanımlanmaktadır.
Günümüz sanayi sektörlerinde “İleri Malzeme Teknolojisi” olgusunun uygulamalarına
bakıldığında aşağıda belirtilen çerçevede faaliyetlerin oluştuğu görülmektedir.
I) Geleneksel malzemelerin (örnek olarak çelik, demir-dışı metaller, beton, plastikler,
klasik seramikler) yeni üretim, süreç denetim ve geri kazanım teknolojileriyle, düşük
maliyet ve artan işlevlilikle, katma değerlerinin arttırılması. Bunun yanı sıra
geleneksel malzemelerin ileri teknoloji uygulamalarına entegre edilmeleri, yeni
malzeme sistemlerine uyumlu olarak performanslarının arttırılması
II) Katma değeri yüksek, yeni ve gelişmiş özelliklere sahip yüksek safiyette, yüksek
performanslı ve karmaşık işlevleri yerine getirebilecek “İleri Malzeme” uygulamaları.
Buna uygun olarak ileri üretim ve süreç denetim teknolojilerinin uygulanması (örnek
olarak “near – net shape” süreçler, kaplama teknikleri, toz metalurjisi, yeni ısıl işlem
teknikleri)
III) Henüz sanayi sektörlerinde uygulamaya geçmemiş, ancak bilimsel bulgular
itibariyle yüksek potansiyele sahip, geleceğin teknolojilerinde önemli atılımlar
yaptırabilecek uzun dönemli çalışmalar. Örnek olarak Karbon- 60, düşük basınç,
düşük sıcaklık elmas kaplamalar, intermetalikler, karbonitrür (CN) sentezi, süper
iletkenler, biyomimik malzemeler, nano-parçacık malzemeler, ultra- saf malzemeler
gibi.
6
Uygulama açısından yukarıda belirtilen ayırıma uygun olarak, ileri teknolojileriyle,
gelişen işlevleri, uygulamaları ve nitelikleriyle bu malzemeler grubu şu şekilde
sınıflandırılmaktadır :
1. İleri metalik malzemeler
2. İleri seramikler
3. Yeni, ileri polimerik malzemeler
4. Kompozit malzemeler
4a. Polimer Bazlı Kompozitler
4b. Metal bazlı kompozitler
4c. Seramik bazlı kompozitler (1)
II A) İLERİ METALİK MALZEMELER Mevcut geleneksel metal malzemelere daha üstün özellikler kazandırmak amacıyla,
toz metalurjisi, vakumda ergitme gibi yeni üretim teknolojileri geliştirilmiş, mevcut
geleneksel malzemelerin yüzey kalitelerinin arttırılması için laser, kimyasal ve fiziksel
kaplamalar gibi yeni yüzey teknikleri geliştirilmiş, ayrıca yeni alaşımlamalar yapılarak
daha üstün özelliklere sahip yeni metalik malzemeler elde edilmiştir. Yeni malzemeler
üretilirken malzemeye üretim aşamasında atomik düzeyde müdahale edilerek
malzemenin yapısı kontrol edilebilmekte ve istenen tokluk, kırılganlık, sertlik, sıcaklık
dayanımı, korozyon dayanımı gibi özellikler elde edilebilmektedir.
Niobyum, vanadyum ve titanyum ile mikroalaşımlanmış çelikler, dubleks
alaşımlanmış paslanmaz çelikler, ultra-dayanımlı çelikler, nikel, kobalt ve titanyum
bazlı süper alaşımlar, intermetalik malzemeler, aluminyum lityum alaşımları gibi ileri
hafif alaşım malzemeleri önemli örneklerdir. Diğer taraftan aluminyum alaşımlarının
ve magnezyum alaşımlarının otomotiv sektöründeki uygulamaları, düşük yoğunlukta
geliştirilmiş olan aluminyum-lityum alaşımlarının havacılıktaki uygulamaları ileri
metalik malzemelerin günlük hayatımıza girişine örnek teşkil etmektedir.
7
Sinterleme, sıcak presleme, toz metal enjeksiyonu gibi metodlarla metal tozları
sıkıştırılarak yüksek özelliklere sahip parçalar elde edilebilmekte ve adına “toz
metalurjisi” denen yeni bir üretim teknolojisi kullanılarak ileri metalik malzemeler elde
edilebilmektedir. Benzeri şekilde vakumda ergitme yoluyla yüksek özelliklere sahip
magnezyum alaşımı parçalar üretilerek otomotiv ve havacılık sektöründe başarıyla
kullanılmaktadır.
Nikel – titanyum alaşımlarında sağlanan ve adına şekil hafızalı alaşımlar (shape
mamory alloys) denen yeni malzemeler belli sıcaklıklarda geometrik şekil değişikliği
göstermekte bu davranışı hafızasına alarak tekrarlayabilmektedir.
Ferromanyetik demir, nikel, kobalt gibi metaller üzerinde yapılan çalışmalar sonucu
yeni manyetik alaşımlar elde edilerek çok yüksek çekim kuvvetine sahip sürekli
magnetler yapılabilmektedir.
II B) İLERİ SERAMİKLER
İleri seramik malzemelerin önemi sahip oldukları süper özelliklerden
kaynaklanmaktadır. İleri seramikler geleneksel seramiklere göre yapılarının daha ince
olması nedeniyle tercih edilmektedir. Günümüzde ileri seramikler için, ince
seramikler, ileri teknoloji seramikleri, yüksek performanslı seramikler, süper
seramikler, mühendislik seramikleri, ultra seramikler, hiper seramikler gibi terimler de
kullanılmaktadır. Geleneksel seramikler doğal hammaddelerden üretilirken, ileri
seramiklerin hammaddeleri sentezleme yöntemiyle yapay olarak hazırlanmaktadır.
Yapay olarak hazırlanan hammaddeler istenmeyen maddelerden arındırılmış, saf
halde ve istenen fiziksel özelliklerdedir. Yapay hammaddelerin üretiminde çoğu
zaman ileri teknoloji yöntemleri kullanılmaktadır. İleri seramikleri geleneksel
seramiklerden ayıran en önemli özelliği, ince seramiklerin pudra halinde çok ince
tozlardan üretilmeleridir. Günümüzde üretilen ileri seramiklerde, 1 mikron’un altında
tozlar kullanılmakta ve böylece tamamen yoğun seramikler üretilmektedir. İleri
seramikler başlıca Alumina (AL2O3), Zirkonya (ZrO2), Magnezya (MgO), Berilya
(BeO) gibi saf oksitlerden ve oksit olmayan seramiklerden (karbürler, nitrürler,
sülfürler, silisitler, borürler) oluşmaktadır. (4)
8
İleri seramikler a) fonksiyonel seramikler b) yapısal seramikler olarak
sınıflandırılmaktadır. Fonksiyonel seramikler elektronik, elektromekanik, optik, opto-
elektronik veya manyetik fonksiyonları olan seramikleri içermektedir. Yapısal
seramikler ise daha karmaşık olup özellikle yüksek sıcaklığa dayanıklı makine (veya
konstrüksiyon) parçalarını içermektedir. (4)
İleri Teknoloji Seramikleri ile geleneksel seramiklerin karşılaştırılması (4)
II C) YENİ, İLERİ POLİMERİK MALZEMELER
Plastiklerin uygulama alanın artması, malzeme özelliklerinin hızla iyileşmesi ve
tasarım teknolojilerindeki gelişmeler paralelinde, plastik parça şekilleri de giderek
daha karmaşık hale gelmekte ve bu tür parçaları üretebilecek yeni teknolojiler
geliştirilmektedir. Plastik sanayisi içinde gelişen ileri plastik ve polimerik malzemeler
yaygın kullanım alanı bulmaktadır. Bu malzemelerin genel olarak sınıflandırılması
9
aşağıdaki tabloda özetlenmiştir. Özellikle çağdaş otomobil tasarımlarında polimerik
malzemeler otomotiv iç aksesuarları, çamurluklar ve benzeri yapısal elemanlar olarak
yaygın bir kullanım alanına sahiptir (2)
Kategori Süreç Fiyat Örnekler
Yaygın kullanılan polimerler Yüksek miktarda üretilen, düşük maliyet ve kolay süreçler
Çok yüksek sıcaklık gerektirmez esnek üretim şartları
Düşük
PVC, düşük yoğun polietilen, yüksek yoğun polietilen, polipropilen
Mühendislik polimerleri Üstün ısıl dayanım, mukavemet, dayanıklılık, üstün korozyon dayanımı, elektriksel özellikler
Yüksek sıcaklık ekipmanı gerekli, sınır proses teknolojisi
Orta ölçekte
Poliamidler, Poliasetaller, modifiye polifenilen oksit, polikarbonat, polietilen, tereftalat, polibutilen tereftalat, ABS
Yüksek performans Polimerleri Süper ısıl dayanım, çok üstün mukavemet, optik özellikler, elektriksel özellikler
Çok yüksek sıcaklık ekipmanı gerekli, hassas proses teçhizatı; polimerizasyon süreci kompleks
Yüksek-çok yüksek
Polifenilensülfit, polisulfon, polieterimid, poliamid-imid, polieterketon, sıvı kristal polimerleri
Termoplastik polimerik malzemelerin sınıflandırılması (2)
II D) KOMPOZİT MALZEMELER
Kompozit malzeme tanımı, temel olarak iki veya daha fazla malzemenin bir arada
kullanılmasıyla oluşturulan ve meydana geldiği malzemelerden farklı özelliklere sahip
yeni tür malzemeleri belirtmek için kullanılmaktadır. Kompozitlerin sahip olduğu
yüksek özellikler kompozit malzemelerin bir çok endüstriyel uygulamada tercih
edilmesini sağlamaktadır.
Kompozit malzemelerin genel olarak sağladığı avantajlara bakıldığında; 1.Farklı
mekanik özellikler elde etmek amacıyla istenen özelliği sağlayabilecek kompozit
malzeme üretilebilmektedir. 2. Kompozit malzemeler kimyasallara, korozyona ve
hava şartlarına dayanıklılık gösterir. 3. Karmaşık parçaların yekpare şekilde
10
üretilebilmesi nedeniyle birçok küçük/ ara parça ve bu parçaların montajlanması
işlemleri asgari düzeye indirilebilmekte ve üretim süresi kısalmaktadır. 4. Yüksek
dayanım 5. Hafiflik
Kompozit malzemeler bir matriks malzeme yapısı ile bu yapı içine katılan takviye
malzemelerin bir araya getirilmesi yoluyla oluşmaktadır.
Matriks malzemesi Takviye malzemesi Kompozit yapının tipi Polimerler Lifler Tabakalar Metaller Granül Kaplama
Seramikler Whiskers Film-Folya Pudra Bal peteği Yonga Filaman sarılmış yapılar
Kompozit malzemelerde kullanılan matriksler, polimerlerden (termosetler ve
termoplastikler) metallerden ve seramiklerden oluşmaktadır. Dolayısıyla kompozit
malzemeler kendi içinde Polimer bazlı (matriksi polimer olan) kompozitler, Metal bazlı
(matriksi metal olan) kompozitler ve Seramik bazlı (matriksi seramik olan) kompozitler
olarak sınıflandırılmaktadır. Kompozit malzemelerin %90’ı polimer esaslı matrikslerle
üretilmektedir. Metal matriksler çok pahalı ve çalışılmaları zordur. Seramik matriksler
ise kırılgan olmalarından dolayı yeterli dayanımları yoktur ve kullanım alanları yüksek
ısı ile kullanılan yerlerle sınırlanmaktadır. Tüm diğer matriks alternatifleri içinde ticari
olarak en uygun olan plastik matriksler arasında en çok kullanılan termoset esaslı
olan polyester ve epoksi reçineleridir.
Polimer Bazlı Kompozitler Polimer bazlı kompozitler temelde kalıp görevi gören reçine içine gömülmüş sürekli
veya kırpılmış elyaflardan oluşmaktadır. Bu bileşenler birbirleri içinde çözünmezler
veya karışmazlar. Polimer bazlı kompozitlerde elyaf sertlik, sağlamlık gibi yapısal
özellikleri, plastik reçine malzemesi ise elyafın yapısal bütünlüğü oluşturması için
birbirine bağlanması, yükün elyaf arasında dağılmasını ve elyafın atmosfer
şartlarından ve kimyasal etkilerden korunmasını sağlar. Bugün üretilen tüm kompozit
malzemelerin %85’i polyester esaslı reçinelerin cam elyaf takviyesi ile üretilen
CTP’dir. (Cam Takviyeli Polyester-CTP/ Glassfiber Reinforced Polyester- GRP/
FIBERGLASS)
11
Metal Bazlı Kompozitler Metal bazlı kompozitlerde ise matriks yapısı olarak aluminyum, bakır, magnezyum,
titanyum gibi hafif metaller ve alaşımları kullanırken, takviye malzemesi olarak
karbon, boron ve diğer metallerin elyaf, parçaçık, plakacık, kıl kristal şekli
kullanılmaktadır. Bahsi geçen metal matriks ve takviye malzemesinin biraraya
getirilmesi ile elde edilen yeni malzemenin dayanımı, aşınma dayanımı, korozyon ve
sertlik özelliklerinin geleneksel malzemelere göre çok daha iyi olması nedeniyle bu tip
malzemeler otomotivde, gaz türbinlerinde havacılık sanayisinde ve nükleer güç
ekipmanlarında verimli bir şekilde kullanılabilmektedir.
Seramik Bazlı kompozitler Seramik bazlı kompozitlerde matriks yapısı olarak Silisyum Nitrür (Si3N4), Silisyum
Karbür (SiC), Alumina (Al2O3) kullanılırken takviye malzemesi olarak metallerin elyaf,
parçaçık, plakacık, kıl kristal şekli kullanılmaktadır. Seramik bazlı kompozitler uzay-
havacılık sektöründe, nükleer uygulamalarda ve gaz türbinlerinde kullanılmaktadır.
12
III. İLERİ MALZEME UYGULAMALARI Aşağıda ileri malzemelerin işlevleri ve uygulama örnekleri özetlenmiştir. İleri Metalik Malzemeler Uygulama Konusu Malzeme Uygulama Örneği Mekanik işlevler Yüksek dayanım ince ve tek kristal alaşımlar Uzay-havacılık ekipmanları Süper plastiklik Süperplastik aluminyum
alaşımları Havacılık
Titreşim sönümlendirme Magnezyum serisi, magnezyum bakır serisi
Titreşime dayanıklı malzemeler
Isıl İşlevler Isıl dayanım Nikel bazlı alaşımlar, kobalt
bazlı alaşımlar Gaz türbinleri, tüpler
Elektriksel işlevler Süper iletkenlik Niyobyum-titanyum
Niyobyum- kalay Nükleer reaktörler
Yarıiletkenlik Amorf silikon Güneş pili, algılayıcı Manyetik işlevler Yüksek manyetizma Samaryum, kobalt Manyetik kayıt, kobalt Yüksek manyetik geçirgenlik Amorf alaşımlar Transformer çekirdekleri,
manyetik kafalar, elektrik motorları
Diğer İşlevler Hidrojen soğurma Demir titanyum Hidrojen araçları Süper hızda elektron haraketi
Galyum-arsenit Süper yüksek hızda devre
Şekil hafıza Nikel titanyum Kapak, yapay protezler İleri Seramik Malzemeler
Uygulama Konusu Malzeme Uygulama Örneği Mekanik işlevler Yüksek sıcaklık dayanımı silikon nitrür, silikon karbür gaz türbini, dizel motor Kesme dayanımı bor nitrür, titan karbür, titan
nitrür, tungsten karbür, bor karbür
kesici takımlar
Yağlama bor nitrür, molibden disülfat katı yağlayıcılar Aşınma dayanımı alumina, bor karbür Bilyalar, mekanik
sızdırmazlık, deliciler Isıl İşlevler Isıl Dayanım alumina, silikon nitrür, silikon
karbür Elektrotlar
Isıl Yalıtım Titan oksit, aluminyum nitrür, zirkonyum oksit
Yalıtkan, izolatör Nükleer reaktör
Isıl Transfer Bor oksit, alumina Elektrik, elektronik parçalar, radyatör
Optik işlevler Işık geçirgenlik Alumina, yitriyum oksit,
baryum oksit Sodyumlu lambalar, optik mercekler
Işık indükleme Silikon oksit Fiber optik, fotoalgılayıcı
13
Floresans Galyum –arsenit seramikleri, neodmiyum-yitriyum cam
Yarıiletken lazer ,diyotlar
Elektriksel İşlevler Süperiletkenlik Yitriyum-bayrum-bakıroksit Mıknatıs Yarıiletkenlik Çinko oksit, baryum titanat Varistör, güneş pili, algılayıcı Pieozoelektriklik Kurşun zirkonat titanat Ateşleme cihazı Yalıtım Alumina, silikon karbür Devre elemanları İletkenlik Baryum titanat Mikrokondenser İyonik iletkenlik Zirkonya, beta-alumina Algılayıcı, katı elektrolit Manyetik İşlevler Manyetizma Demiroksit, baryum oksit Ferrit mıknatıslar, manyetik
teyp, hafıza Biyolojik İşlevler Biyoseramikler Alumina, apatitler Yapay diş, kemik Kimyasal İşlevler Soğurma Köpük silika, alumina Soğurucu, katalizör taşıyıcı,
biyoreaktör katalizör, elektrotlar
Katalizör Zeolit Katalizör Korozyon Zirkonya, alumina Elektrotlar Yeni, İleri Polimerik Malzemeler Uygulama Konusu Malzeme Uygulama Örneği Mekanik işlevler Yüksek dayanım Poliester, poliamid Yapısal elemanlar Elastiklik Sentetik lastik Yapısal elemanlar Şok ve ses sönümleme Köpük plastikler Yapısal elemanlar Yüzey Koruma Kaplama filmler Kaplama elemanları, boya Yapışma Polikloropren Yapışkanlar Isıl İşlevler Isıl Dayanım Poliamid, silikon reçine Isı dayanımlı eleman Düşük Sıcaklık Dayanımı Silikon lastik Düşük sıcaklık uygulamaları Isıl Yalıtımı Köpük plastik Yalıtım Elektriksel işlevler İletkenlik poliasetilen Pil, tel Yalıtkanlık Poliamid, polietilen tereftalat Devre kartı kondensatör Enerji Dönüşüm Poliviinilden florür,
doplanmış poliaserilen Transdüser
Optik İşlevler Işık Geçirenlik Polimetil metakrilik asit Fiber optik, plastik mercek Fotoaktiflik Foto-set plastik Kopyalama Çift kırınım Sıvı kristal Ekran Biyolojik İşlev Kan Uyum Polietilen tereftalat Yapay kan taşıyıcı, yapay
kalp Doku Uyum Silikon polimer, polimerik
jeller Yapay deri, organ ve kemik
Ayrıştırma İşlevi İyon değiştirici Stiren ve akril grupları İyon değiştirici reçine Ayrıştırıcı Selüloz asetat grubu Ters osmoz mebranı Kimyasal İşlev Korozyon Polibütan-1, poliamid,
neopren Çatı kaplama deniz inşaat
14
Kimyasal Dayanım Polikloropren, bütadien akrilonitril
Depo, tank
Katalizör Destekleyici Adsorban polimerler Kompozit Malzemeler Uygulama Konusu Malzeme Uygulama Örneği Mekanik işlevler Yüksek dayanım, hafiflik Polimer bazlı kompozitler
(matriks: epoksi reçine, florokarbon mühendislik plastikleri. Takviye : karbon, boron, aramid, seramik lifler)
uzay-havacılık, otomotiv, demiryolu, gemi –inşa, betonarme onarım ve takviye, spor malzemeleri
Isıl İşlevler Isıl Dayanım, yüksek dayanım
Metal bazlı kompozitler (matriks : aluminyum, bakır, titan nikel takviye: seramik , boron metal lifler) Seramik bazlı kompozitler (matriks : alumina, silikon, nitrürler takviye: seramik, metal lif)
Nükleer reaktör, gaz turbini, uçak, ısı değiştiriciler. Nükleer reaktör, gaz türbini, uçak, roket nozulu.
İleri malzemelerin işlev-malzeme-uygulama örnekleri (1) VIII. DÜNYADA İLERİ MALZEMELER İleri malzeme konusunda uluslararası alanda kabul görmüş ortak bir sınıflandırma
oluşturulamadığı için istatistiksel veriler birbiri ile uyumlu değildir. Aşağıda yıllar
itibariyle dünya ileri malzeme üretiminin tahmini verileri özetlenmiştir.
İleri seramikler İleri Polimerik
kompozitler Metal Matriks Kompozitler
Karbon Karbon Kompozitler
Yıllar
Tonx1000
Milyon dolar
Ton x1000
Milyon dolar
Ton x1000
Milyon dolar
Ton x1000
Milyon dolar
1990 13600 15 4000 0.5 60 0.3 200 1991 14.1 4500 0.4 54 0.2 175 1992 583 15300 13.7 4300 0.6 56 0.2 171 2002 863 13373 25.2 1.1 0.4 Yıllara göre dünya ileri malzeme üretimi (2)
15
0
200
400
600
800
1000m
ilyon
dol
ar
İleri seramik İleri polimerikkompozitler
Metal MatriksKompozitler
Karbon karbonkompozitler
2002 YILI DÜNYA ÜRETİM RAKAMLARI
2002 yılı tahmini dünya üretim rakamlarına göre ileri seramik malzeme üretimi dünya
üretiminde önemli bir yer tutmaktadır.
1992 yılında tahmini dünya İleri malzeme üretiminin bölgelere göre dağılımı aşağıda
sunulmaktadır. Buna göre 17.900 milyon dolar olarak gerçekleşen dünya ileri
malzeme üretiminde Batı Avrupa ülkeleri 3.137 milyon dolar, Kuzey Amerika 5.994
milyon dolar ve Pasifik ülkeleri 8.768 milyon dolarlık üretim gerçekleştirmiştir. (2)
1992 yılında bölgelere göre ileri malzeme üretimi (2)
Pasifik49%
K.Amerika33%
Batı Avrupa18%
Yüksek teknolojinin uygulandığı ve ileri malzeme teknolojilerinde önemli aşamalar
kaydetmiş ülkelerin başında ABD ve Japonya gelmektedir. ABD ve Japonya ile
birlikte Batı Avrupa ülkeleri ve Güney Kore’de ileri malzeme alanında belirlemiş
16
oldukları hedeflere ulaşabilmek için çalışmalarını sürdürmekte olup ileri malzeme
alanında önemli bir konuma gelmişlerdir. Araştırma geliştirme faaliyetleri ve uzman
personele yatırım yaparak ileri malzemeler alanında yeni ürünler geliştiren ve bu
ürünlerle küresel rekabet yarışını sürdüren ABD, Japonya ve Batı Avrupa ülkeleri,
ileri malzemeler konusunda birbirlerinin ticari partneri konumundadır.
Fikir vermesi açısından ABD ve Japonya’nın bazı ileri malzeme ürün gruplarına göre
ihracat gerçekleştirdiği ilk 5 ülkenin dökümü aşağıda özetlenmiştir. Bu veriler ışığında
dünya ticaretinde ileri malzeme ticaretinin gelişmiş endüstri ülkeleri arasında
gerçekleştiği görülmektedir.
GTİP NO ÜRÜN 1 2 3 4 5
284290 Tellur asit tuz Almanya Fransa İngiltere İspanya Hollanda
281810 Yapay korundum Almanya İtalya Macaristan İngiltere Çek Cum.
381511 Destekli katalizör Nikel veya Nikel alaşımlı Almanya Hollanda İngiltere Fransa Belçika
820900 Sinterli metal karbürler Hollanda Almanya İsveç Belçika Avusturya
280490 Selenyum Almanya İngiltere İsveç Hollanda Fransa
284440 Radyoaktif elementler, izotoplar, bileşikler İngiltere Hollanda Almanya Belçika İsveç
8105 Kobalt İngiltere Almanya Fransa Hollanda Polonya
282560 Germanyum Oksit ve Zirkonyum dioksit İngiltere Fransa Almanya Avusturya Finlandiya
390210 Polipropilen Belçika Almanya İtalya Avusturya İngiltere
390330 ABS İtalya İspanya İngiltere Hollanda Belçika
391731 Esnek boru hortumlar İngiltere İtalya Belçika İsveç Hollanda
392051 Polimetil metakrilat levha, pelikül, lam Almanya İtalya Slovenya Hollanda Slovakya
392190 Poliamid levha yaprak Almanya İtalya İngiltere Hollanda Fransa
690390 Yapısal olmayan refrakter seramik ürünler
Almanya İngiltere İspanya İtalya Fransa
700800 Emici yansıtıcı boyalı cam İngiltere Almanya İsveç İtalya İspanya
701990 Cam fiberler ve diğer mensucat
Almanya İtalya İngiltere Danimarka Finlandiya
740620 Toz bakır İngiltere Almanya Avusturya İsveç Macaristan
760421 Aluminyum alaşımı profil Almanya İtalya Portekiz İsveç Belçika
850519 Daimi mıknatıs Almanya İngiltere Fransa İtalya İsveç
820790 İşgören kısmı sinterlenmiş parçalar Almanya İngiltere İtalya İrlanda Fransa
848049 Metal ve metal karbür kalıp İtalya İngiltere Almanya Fransa Portekiz
853221 Tantal kondensatör Çek Cum. Portekiz İngiltere Almanya Hollanda
848071 Kauçuk plastik enjeksiyon kalıpları Almanya Portekiz Fransa Hollanda Avusturya
17
841899 Buzdolabı parçalaı İtalya Almanya İsveç Danimarka İngiltere 850440 Elektrik statik konverterler, Almanya İngiltere İtalya Fransa Finlandiya ABD’nin bazı ileri malzeme ürün gruplarına göre ihracat gerçekleştirdiği ülkeler Kaynak : Global Trade Atlas (9) GTİP NO ÜRÜN 1 2 3 4 5
284290 Tellur asit tuz Almanya İngiltere Belçika Hollanda Fransa
281810 Yapay korundum Macaristan Almanya İtalya İsveç Litvanya
381511 Destekli katalizör Nikel veya Nikel alaşımlı Fransa İngiltere Hollanda Almanya Belçika
820900 Sinterli metal karbürler Almanya Hollanda İsveç Belçika Avusturya
280490 Selenyum Fransa - - - -
284440 Radyoaktif elementler, izotoplar, bileşikler İngiltere Hollanda Fransa Almanya Finlandiya
8105 Kobalt İngiltere Fransa Almanya Hollanda Lüksemburg
282560 Germanyum Oksit ve Zirkonyum dioksit İngiltere Fransa Almanya Hollanda Finlandiya
390210 Polipropilen Fransa İngiltere Belçika Almanya Hollanda
390330 ABS İspanya Hollanda Macaristan Çek Cum. Macaristan
391731 Esnek boru hortumlar İngiltere İsveç Belçika Danimarka İtalya
392051 Polimetil metakrilat levha, pelikül, lam Almanya İsveç İtalya Hollanda -
392190 Poliamid levha yaprak Almanya Avusturya Hollanda Fransa Belçika
690390 Yapısal olmayan refrakter seramik ürünler
Almanya İngiltere Fransa Hollanda İtalya
700800 Emici yansıtıcı boyalı cam İngiltere Almanya Danimarka İtalya Fransa
701990 Cam fiberler ve diğer mensucat
Almanya Danimarka İrlanda Fransa İtalya
740620 Toz bakır Almanya İngiltere Avusturya İtalya Hollanda
760421 Aluminyum alaşımı profil Almanya İtalya Fransa Danimarka Hollanda
850519 Daimi mıknatıs İtalya Almanya Fransa İrlanda Hollanda
820790 İşgören kısmı sinterlenmiş parçalar İngiltere Almanya İtalya Hollanda İspanya
848049 Metal ve metal karbür kalıp Almanya Çek Cum. Fransa İtalya Polonya
853221 Tantal kondensatör Çek Cum. Portekiz Almanya İngiltere Hollanda
848071 Kauçuk plastik enjeksiyon kalıpları Hollanda Almanya Danimarka Belçika Finlandiya
841899 Buzdolabı parçaları Danimarka Almanya İsveç İtalya Hollanda 850440 Elektrik statik konverterler, Almanya İngiltere İsveç İtalya Fransa Japonya’nın bazı ileri malzeme ürün gruplarına göre ihracat gerçekleştirdiği ülkeler Kaynak : Global Trade Atlas (9)
18
VII. TÜRKİYE DE İLERİ MALZEMELER Teknik ve teknolojik ürünlerin günlük yaşamda ağırlığının artması ve toplumun bu tür
ürünlere olan talebinin yoğunluğu, son on yıldır ülkemizin dış ticaret dengesini
olumsuz yönde etkilemektedir. Türkiye’de ileri malzeme alanında faaliyet gösteren
firmalar hammaddelerini genelde Avrupa ülkelerinden ithal etmektedirler. Genellikle
yarı mamul mallar ülkemizce ithal edilmekte olup bu konuda Türkiye’nin dışa
bağımlılığı söz konusudur.
Türkiye tarafından ithal edilen bazı ileri malzeme kalemlerinin ithalat rakamları
aşağıda özetlenmiştir.
2002 2003 2004
GTİP NO ÜRÜN Değer ABD $ Miktar Değer ABD $ Miktar Değer ABD $ Miktar
284290 Tellur asit tuz 62,215 200 8,729 4 7,717 4
281810 Yapay korundum 0 0 14,588 12 58,522 60
381511 Destekli katalizör Nikel veya Nikel alaşımlı 731 0 17,369 2 0 0
820900 Sinterli metal karbürler 1,581,777 9 2,413,229 12 4,653,891 20
284440 Radyoaktif elementler, izotoplar, bileşikler 34,044 0 45,799 1 45,733 0
390210 Polipropilen 1,900,433 1,272 2,563,547 784 2,378,520 858
390330 ABS 54,129 19 311,375 188 59,340 47
391731 Esnek boru hortumlar 74,585 27 568,287 205 1,132,819 377
392051 Polimetil metakrilat levha, pelikül, lam 1,528,878 493 1,748,474 507 884,649 243
392190 Poliamid levha yaprak 4,644,474 n/a 7,141,858 n/a 11,680,442 n/a
690390 Yapısal olmayan refrakter seramik ürünler
164,995 53 112,407 51 146,014 139
700800 Emici yansıtıcı boyalı cam 1,801,273 36,848 651,283 43,589 1,218,532 92,338
701990 Cam fiberler ve diğer mensucat
3,048,576 1,298 2,904,417 1,118 2,826,377 1,281
740620 Toz bakır 0 0 0 0 81,332 11
850519 Daimi mıknatıs 26,340 4 9,472 3 849,482 54
820790 İşgören kısmı sinterlenmiş parçalar 1,113,868 n/a 1,630,506 n/a 2,398,381 n/a
848049 Metal ve metal karbür kalıp 1,100,171 120 2,874,854 297 6,680,503 763
853221 Tantal kondensatör 2,590 0 1,313 0 11,229 0
848071 Kauçuk plastik enjeksiyon kalıpları 3,505,135 231 2,881,623 197 5,264,124 258
841899 Buzdolabı parçalaı 11,573,664 5,130 17,032,269 6,545 23,937,479 6,453 850440 Elektrik statik konverterler, 3,194,948 n/a 4,730,861 n/a 7,384,016 n/a Kaynak : Global Trade Atlas (9)
19
Türkiye’nin bazı ileri malzeme ürün gruplarına göre ithalat gerçekleştirdiği ilk 5
ülkenin dökümü aşağıda özetlenmiştir.
GTİP NO ÜRÜN 1 2 3 4 5
284290 Tellur asit tuz İrlanda Hollanda İngiltere Finlandiya Almanya
281810 Yapay korundum Fransa Avusturya - - -
381511 Destekli katalizör Nikel veya Nikel alaşımlı
Almanya Hollanda - - -
820900 Sinterli metal karbürler Almanya Avusturya Hollanda Polonya Belçika
284440 Radyoaktif elementler, izotoplar, bileşikler Hollanda Almanya Belçika Fransa Polonya
390210 Polipropilen İspanya Belçika İngiltere Almanya Polonya
390330 ABS Macaristan Polonya Belçika İtalya İngiltere
391731 Esnek boru hortumlar Yunanistan İtalya İngiltere Almanya Danimarka
392051 Polimetil metakrilat levha, pelikül, lam İspanya Avusturya İtalya Polonya Çek Cum.
392190 Poliamid levha yaprak İngiltere Almanya Belçika Polonya Yunanistan
690390 Yapısal olmayan refrakter seramik ürünler
Yunanistan Almanya İngiltere Fransa Avusturya
700800 Emici yansıtıcı boyalı cam Macaristan İtalya Hollanda Fransa İrlanda
701990 Cam fiberler ve diğer mensucat
Yunanistan Fransa Belçika İspanya Almanya
740620 Toz bakır Belçika İtalya - - -
850519 Daimi mıknatıs Macaristan Almanya İsveç Yunanistan Finlandiya
820790 İşgören kısmı sinterlenmiş parçalar Almanya İtalya Belçika Fransa İngiltere
848049 Metal ve metal karbür kalıp İtalya Fransa İspanya Almanya Danimarka
853221 Tantal kondensatör İngiltere Almanya Hollanda Macaristan -
848071 Kauçuk plastik enjeksiyon kalıpları Fransa Almanya İtalya Polonya İspanya
841899 Buzdolabı parçalaı Yunanistan İspanya Almanya İngiltere İtalya 850440 Elektrik statik konverterler, Macaristan Almanya Yunanistan İngiltere İspanya Kaynak : Global Trade Atlas (9)
20
IX. SONUÇ İleri malzeme sınıfına giren çoğu ürünün tüketim hızı dünyada giderek artan bir eğilim
göstermektedir. Söz konusu durum ithalat kalemleri içerisinde Türkiye’de de
görülmektedir.
Malzeme bilimi, gelişen teknolojiler için malzemenin özelliklerini atomik düzeyde
tasarlayarak üstün özellikli malzemeler yaratmaya devam edecektir. Hiç kuşkusuz bu
çalışmaların meyvelerini araştırma- geliştirme faaliyetlerine yatırım yapan ülkeler elde
etmektedir.
Önümüzdeki yüzyılda malzeme bazlı mühendislik olarak nitelenen Ar-Ge, ürün
geliştirme, imalat tasarım gibi etkinliklerin aynı anda müşteri ile etkileşim içinde
oluşturulması süreçleri önem kazanacaktır. Buna bağlı olarak daha hızlı ürün
geliştirme ve pazara sunma, daha üstün kalitede, daha verimli ve düşük maliyette
malzeme üretim süreçleri hedeflenmektedir. Günümüzün en önde gelen ileri teknoloji
alanlarında faaliyet gösteren pek çok kuruluş şimdiden bu süreçleri başlatarak 21.
yüzyıl için önemli avantajlar elde etmeye çalışmaktadırlar. (2)
Ülkemizin ileri malzeme alanında dünyadaki rekabet gücünü arttırabilmesi için Ar-Ge
çalışmalarına ağırlık vermesi gerektiği zaten bilinmektedir. Ar-Ge faaliyetlerinin
verimli bir şekilde uygulamaya konulabilmesi için ileri malzeme alanında Ar-Ge
faaliyetleri yürüterek aşama kaydetmiş ülkelerle işbirliği yapılması ayrıca ileri
malzeme alanında üretim yapmaya hevesli firmalarımıza uygun teşvik ve Ar-Ge
desteği sağlanması önem arzetmektedir.
21
X. FAYDALI ADRESLER
Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu www.tubitak.gov.tr Tübitak Marmara Araştırma Merkezi www.mam.gov.tr Sanayi ve Ticaret Bakanlığı www.sanayi.gov.tr Milli Savunma Bakanlığı www.msb.gov.tr Savunma Sanayi Müsteşarlığı www.ssm.gov.tr Türk Standartları Enstitüsü www.tse.gov.tr Devlet Planlama Teşkilatı www.dpt.gov.tr Dış Ticaret Müsteşarlığı www.dtm.gov.tr Devlet İstatistik Enstitüsü www.die.gov.tr Türkiye Teknoloji Geliştirme Vakfı www.ttggv.org.tr Makine Mühendisleri Odası www.mmo.org.tr Metalurji Mühendisleri Odası www.metalurji.org.tr Küçük ve Orta Ölçekli San. Dest. İdaresi Başk. www.kosgeb.gov.tr Üniversitelerin ilgili “Metalurji ve Malzeme” Bölümleri
XI. SEKTÖRLE İLGİLİ BAZI ÖNEMLİ FUARLAR
Nagoya (Japonya)
FCF - Fine Ceramics Fair
Organizatör Japan Fine Ceramics Center
2-4-1, Mutsuno, Atsuta-ku · 456 Nagoya Fon: ++81-52-8713500 · Fax: ++81-52-8713505 http://www.jfcc.or.jp e-mail: [email protected]
Hanover (Almanya)
HANNOVER MESSE - World`s No. 1 for Technology, Innovation and Automation
Organizatör Deutsche Messe AG Messegelände · 30521 Hannover Fon: ++49-(0)511-89-0 · Fax: ++49-(0)511-89-32626 http://www.messe.de e-mail: [email protected]
project team Fon: ++49-511-89-31100 · Fax: ++49-511-89-32684 e-mail: [email protected] · http://www.hannovermesse.de
22
Tokyo (Japonya)
nano tech - International Nanotechnology Exhibition & Conference
Organizatör ICS Convention Design, Inc. Sumitomo Corp.
Jinbocho Building 3-24 Kanda-Nishikicho, Chiyoda-ku · 101-8449 Tokyo Fon: ++81-3-32193567 · Fax: ++81- http://www.ics-inc.co.jp
Geneva (İsviçre)
International Exhibition of Inventions, New Techniques and Products
Organizatör PROMEX S.A.
8 Rue du 31-Décembre · 1207 Genf Fon: ++41-22-7365949 · Fax: ++41-22-7860096 http://www.inventions-geneva.ch e-mail: [email protected]
Valencia/Spain (İspanya)
GENIAPOLIS - Innovation Inventions and New Ideas Fair
Organizatör Feria Valencia
Avda. de las Ferias s/n Apartado 476 · 46080 Valencia Fon: ++34-963861100 · Fax: ++34-963636111 http://www.feriavalencia.com e-mail: [email protected] member of following organization/s: AFE, UFI, EMECA
Bucharest (Romanya)
INVENTIKA - International Exhibition on Inventions, Scientific Research and New Technologies
Organizatör ROMEXPO S.A. Fairs and Exhibitions Company
P.O.Box 32-3, 65-67 Bd. Marasti · 011465 Bukarest Fon: ++40-21-2077000 · Fax: ++40-21-2077070 http://www.romexpo.org e-mail: [email protected] member of following organization/s: ASOEXPO, UFI, CEFA
www.auma.de (6)
23
XII. KAYNAKÇA
(1) TÜBA- TÜBİTAK–TTGV Bilim Teknoloji Sanayi Tartışmaları Platformu, İleri Malzeme Alanına Yönelik Bilim Teknoloji ve Sanayi Politikaları Çalışma Grubu Raporu, Türkiye için Strateji ve Politika Önerileri, Ocak 1996, Ankara
(2) DPT: 2590 - ÖİK : 602, Kimya Sanayi Özel İhtisas Komisyonu Raporu, Yeni
Malzemeler Alt Komisyonu Raporu, Ankara 2001
(3) TAYSAD, Makale, N.Ünal Elbeyli; M. Atilla Öner, Otomotiv Sanayinde İleri Malzemelerin Kullanımına Yönelik Bir Uzgörü Çalışması
(4) Prof. Dr. A. Emel Geçkinli, İleri Teknoloji Malzemeleri, İstanbul Teknik
Üniversitesi 1992,
(5) www.tech-strategy.org
(6) www.auma.de
(7) TÜBİTİAK, Üretim Süreç ve Teknolojileri Stratejisi, Vizyon 2023 Projesi Üretim Süreç ve Teknolojileri Strateji Grubu, Ağustos 2004, Ankara
(8) Prof. Dr. Zafer Durusoy, İleri Malzemeler, Çağdaş Malzemeler, Pamukkale
Üniversitesi 2002,
(9) Global Trade Atlas, www.gtis.com
(10) World Trade Organisation, www.wto.org
(11) Mühendis ve Makine Dergisi,Ocak 2004, Sayı 528, Makale, Dr.Mümtaz Salih Erdem –TEI TUSAŞ Motor San. AŞ., Prof. Dr. İbrahim Sinan Akmandor – ODTÜ Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bölümü, Malzeme Yüzey Teknolojileri ve İmalat Süreçlerindeki Gelişmeler
(12) Mühendis ve Makine Dergisi,Mart 2003, Sayı 518, Makale, İlke Aydıncak –
ODTÜ Havacılık ve Uzay Mühendisliği Bölümü, Akıllı Malzemeler ve Havacılık