İSTANBUL TİCARET ODASI İLERİ MALZEME TEKNOLOJİLERİ SEKTÖR RAPORU. Hazırlayan: Mert Özcömert

Transkript

1 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 2

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) 3

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 Artan entegrasyon ayırımı 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 Anında ve tahribatsız test sonrası) 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 Malzeme kullanıcılarının üretici, kaynaklarını denetim altında tutma malzeme ve üreticilerinin kullanıcı olmak eğiliminde olduğu geriye doğru istediği yatay ve dikey etkileşim entegrasyon 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. 4

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. 5

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. 6

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 (AL 2 O 3 ), Zirkonya (ZrO 2 ), Magnezya (MgO), Berilya (BeO) gibi saf oksitlerden ve oksit olmayan seramiklerden (karbürler, nitrürler, sülfürler, silisitler, borürler) oluşmaktadır. (4) 7

8 İleri seramikler a) fonksiyonel seramikler b) yapısal seramikler olarak sınıflandırılmaktadır. Fonksiyonel seramikler elektronik, elektromekanik, optik, optoelektronik 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 8

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 Çok yüksek PVC, düşük yoğun polimerler Yüksek miktarda sıcaklık gerektirmez Düşük polietilen, yüksek yoğun polietilen, polipropilen üretilen, düşük maliyet esnek üretim ve kolay süreçler şartları 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 Çok yüksek Polifenilensülfit, polisulfon, Polimerleri sıcaklık ekipmanı polieterimid, poliamidimid, Süper ısıl dayanım, çok gerekli, hassas Yüksekçok polieterketon, sıvı üstün mukavemet, optik proses teçhizatı; yüksek kristal polimerleri özellikler, elektriksel polimerizasyon özellikler süreci kompleks 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 9

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) 10

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 (Si 3 N 4 ), Silisyum Karbür (SiC), Alumina (Al 2 O 3 ) kullanılırken takviye malzemesi olarak metallerin elyaf, parçaçık, plakacık, kıl kristal şekli kullanılmaktadır. Seramik bazlı kompozitler uzayhavacılık sektöründe, nükleer uygulamalarda ve gaz türbinlerinde kullanılmaktadır. 11

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 Havacılık alaşımları Titreşim sönümlendirme Magnezyum serisi, Titreşime dayanıklı Isıl İşlevler Isıl dayanım Elektriksel işlevler Süper iletkenlik magnezyum bakır serisi Nikel bazlı alaşımlar, kobalt bazlı alaşımlar malzemeler Gaz türbinleri, tüpler Niyobyum-titanyum Nükleer reaktörler Niyobyum- kalay 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 Galyum-arsenit Süper yüksek hızda devre haraketi 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 kesici takımlar karbür Yağlama bor nitrür, molibden disülfat katı yağlayıcılar Aşınma dayanımı alumina, bor karbür Bilyalar, mekanik sızdırmazlık, deliciler Isıl İşlevler Isıl Dayanım alumina, silikon nitrür, silikon Elektrotlar karbür 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 12

13 Floresans Galyum arsenit seramikleri, Yarıiletken lazer,diyotlar neodmiyum-yitriyum cam 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, Transdüser doplanmış poliaserilen 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 Yapay deri, organ ve kemik jeller 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 13

14 Kimyasal Dayanım Polikloropren, bütadien akrilonitril Katalizör Destekleyici Adsorban polimerler Depo, tank Kompozit Malzemeler Uygulama Konusu Malzeme Uygulama Örneği Mekanik işlevler Yüksek dayanım, hafiflik Polimer bazlı kompozitler uzay-havacılık, (matriks: epoksi reçine, Isıl İşlevler Isıl Dayanım, yüksek dayanım florokarbon mühendislik plastikleri. Takviye : karbon, boron, aramid, seramik lifler) Metal bazlı kompozitler (matriks : aluminyum, bakır, titan nikel takviye: seramik, boron metal lifler) otomotiv, demiryolu, gemi inşa, betonarme onarım ve takviye, spor malzemeleri Nükleer reaktör, gaz turbini, uçak, ısı değiştiriciler. Seramik bazlı kompozitler (matriks : alumina, silikon, nitrürler takviye: seramik, metal lif) İleri malzemelerin işlev-malzeme-uygulama örnekleri (1) Nükleer reaktör, gaz türbini, uçak, roket nozulu. 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. Yıllar İleri seramikler İleri Polimerik Metal Matriks Karbon Karbon kompozitler Kompozitler Kompozitler Tonx1000 Milyon dolar Ton x1000 Milyon dolar Ton x1000 Milyon dolar Ton x1000 Milyon dolar Yıllara göre dünya ileri malzeme üretimi (2) 14

15 2002 YILI DÜNYA ÜRETİM RAKAMLARI milyon dolar İleri seramik İleri polimerik kompozitler Metal Matriks Kompozitler Karbon karbon kompozitler 2002 yılı tahmini dünya üretim rakamlarına göre ileri seramik malzeme üretimi dünya üretiminde önemli bir yer tutmaktadır yılında tahmini dünya İleri malzeme üretiminin bölgelere göre dağılımı aşağıda sunulmaktadır. Buna göre milyon dolar olarak gerçekleşen dünya ileri malzeme üretiminde Batı Avrupa ülkeleri milyon dolar, Kuzey Amerika milyon dolar ve Pasifik ülkeleri milyon dolarlık üretim gerçekleştirmiştir. (2) Batı Avrupa 18% Pasifik 49% K.Amerika 33% 1992 yılında bölgelere göre ileri malzeme üretimi (2) 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 15

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 Tellur asit tuz Almanya Fransa İngiltere İspanya Hollanda Yapay korundum Almanya İtalya Macaristan İngiltere Çek Cum. Destekli katalizör Nikel veya Almanya Hollanda İngiltere Fransa Belçika Nikel alaşımlı Sinterli metal karbürler Hollanda Almanya İsveç Belçika Avusturya Selenyum Almanya İngiltere İsveç Hollanda Fransa Radyoaktif elementler, izotoplar, bileşikler İngiltere Hollanda Almanya Belçika İsveç 8105 Kobalt Germanyum Oksit ve Zirkonyum dioksit Polipropilen İngiltere Almanya Fransa Hollanda Polonya İngiltere Fransa Almanya Avusturya Finlandiya Belçika Almanya İtalya Avusturya İngiltere ABS İtalya İspanya İngiltere Hollanda Belçika Esnek boru hortumlar İngiltere İtalya Belçika İsveç Hollanda Polimetil metakrilat levha, Almanya İtalya Slovenya Hollanda Slovakya pelikül, lam Poliamid levha yaprak Yapısal olmayan refrakter seramik ürünler Emici yansıtıcı boyalı cam Cam fiberler ve diğer mensucat Almanya İtalya İngiltere Hollanda Fransa Almanya İngiltere İspanya İtalya Fransa İngiltere Almanya İsveç İtalya İspanya Almanya İtalya İngiltere Danimarka Finlandiya Toz bakır İngiltere Almanya Avusturya İsveç Macaristan Aluminyum alaşımı profil Daimi mıknatıs İşgören kısmı sinterlenmiş parçalar Almanya İtalya Portekiz İsveç Belçika Almanya İngiltere Fransa İtalya İsveç Almanya İngiltere İtalya İrlanda Fransa Metal ve metal karbür kalıp İtalya İngiltere Almanya Fransa Portekiz Tantal kondensatör Çek Cum. Portekiz İngiltere Almanya Hollanda Kauçuk plastik enjeksiyon kalıpları Almanya Portekiz Fransa Hollanda Avusturya 16

17 Buzdolabı parçalaı İtalya Almanya İsveç Danimarka İngiltere 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 Tellur asit tuz Almanya İngiltere Belçika Hollanda Fransa Yapay korundum Macaristan Almanya İtalya İsveç Litvanya Destekli katalizör Nikel veya Fransa İngiltere Hollanda Almanya Belçika Nikel alaşımlı Sinterli metal karbürler Almanya Hollanda İsveç Belçika Avusturya Selenyum Fransa Radyoaktif elementler, izotoplar, bileşikler İngiltere Hollanda Fransa Almanya Finlandiya 8105 Kobalt Germanyum Oksit ve Zirkonyum dioksit Polipropilen İngiltere Fransa Almanya Hollanda Lüksemburg İngiltere Fransa Almanya Hollanda Finlandiya Fransa İngiltere Belçika Almanya Hollanda ABS İspanya Hollanda Macaristan Çek Cum. Macaristan Esnek boru hortumlar İngiltere İsveç Belçika Danimarka İtalya Polimetil metakrilat levha, Almanya İsveç İtalya Hollanda pelikül, lam Poliamid levha yaprak Yapısal olmayan refrakter seramik ürünler Emici yansıtıcı boyalı cam Cam fiberler ve diğer mensucat Almanya Avusturya Hollanda Fransa Belçika Almanya İngiltere Fransa Hollanda İtalya İngiltere Almanya Danimarka İtalya Fransa Almanya Danimarka İrlanda Fransa İtalya Toz bakır Almanya İngiltere Avusturya İtalya Hollanda Aluminyum alaşımı profil Daimi mıknatıs İşgören kısmı sinterlenmiş parçalar Almanya İtalya Fransa Danimarka Hollanda İtalya Almanya Fransa İrlanda Hollanda İngiltere Almanya İtalya Hollanda İspanya Metal ve metal karbür kalıp Almanya Çek Cum. Fransa İtalya Polonya Tantal kondensatör Çek Cum. Portekiz Almanya İngiltere Hollanda Kauçuk plastik enjeksiyon kalıpları Hollanda Almanya Danimarka Belçika Finlandiya Buzdolabı parçaları Danimarka Almanya İsveç İtalya Hollanda Elektrik statik konverterler, Almanya İngiltere İsveç İtalya Fransa Japonya nın bazı ileri malzeme ürün gruplarına göre ihracat gerçekleştirdiği ülkeler Kaynak : Global Trade Atlas (9) 17

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 GTİP NO ÜRÜN Değer ABD $ Miktar Değer ABD $ Miktar Değer ABD $ Miktar Tellur asit tuz 62, , , Yapay korundum , , Destekli katalizör Nikel veya , Nikel alaşımlı Sinterli metal karbürler Radyoaktif elementler, izotoplar, bileşikler Polipropilen 1,581, ,413, ,653, , , , ,900,433 1,272 2,563, ,378, ABS 54, , , Esnek boru hortumlar 74, , ,132, Polimetil metakrilat levha, 1,528, ,748, , pelikül, lam Poliamid levha yaprak Yapısal olmayan refrakter seramik ürünler Emici yansıtıcı boyalı cam Cam fiberler ve diğer mensucat 4,644,474 n/a 7,141,858 n/a 11,680,442 n/a 164, , , ,801,273 36, ,283 43,589 1,218,532 92,338 3,048,576 1,298 2,904,417 1,118 2,826,377 1, Toz bakır , Daimi mıknatıs İşgören kısmı sinterlenmiş parçalar 26, , , ,113,868 n/a 1,630,506 n/a 2,398,381 n/a Metal ve metal karbür kalıp 1,100, ,874, ,680, Tantal kondensatör 2, , ,229 0 Kauçuk plastik enjeksiyon kalıpları 3,505, ,881, ,264, Buzdolabı parçalaı 11,573,664 5,130 17,032,269 6,545 23,937,479 6, Elektrik statik konverterler, 3,194,948 n/a 4,730,861 n/a 7,384,016 n/a Kaynak : Global Trade Atlas (9) 18

19 Türkiye nin bazı ileri malzeme ürün gruplarına göre ithalat gerçekleştirdiği ilk 5 ülkenin dökümü aşağıda özetlenmiştir. GTİP NO ÜRÜN Tellur asit tuz İrlanda Hollanda İngiltere Finlandiya Almanya Yapay korundum Fransa Avusturya Destekli katalizör Nikel veya Hollanda Nikel alaşımlı Almanya Sinterli metal karbürler Radyoaktif elementler, izotoplar, bileşikler Polipropilen Almanya Avusturya Hollanda Polonya Belçika Hollanda Almanya Belçika Fransa Polonya İspanya Belçika İngiltere Almanya Polonya ABS Macaristan Polonya Belçika İtalya İngiltere Esnek boru hortumlar Yunanistan İtalya İngiltere Almanya Danimarka Polimetil metakrilat levha, İspanya Avusturya İtalya Polonya Çek Cum pelikül, lam Poliamid levha yaprak Yapısal olmayan refrakter seramik ürünler Emici yansıtıcı boyalı cam Cam fiberler ve diğer mensucat İngiltere Almanya Belçika Polonya Yunanistan Yunanistan Almanya İngiltere Fransa Avusturya Macaristan İtalya Hollanda Fransa İrlanda Yunanistan Fransa Belçika İspanya Almanya Toz bakır Belçika İtalya Daimi mıknatıs İşgören kısmı sinterlenmiş parçalar Metal ve metal karbür kalıp Macaristan Almanya İsveç Yunanistan Finlandiya Almanya İtalya Belçika Fransa İngiltere İtalya Fransa İspanya Almanya Danimarka İngiltere Almanya Hollanda Macaristan Tantal kondensatör - Kauçuk plastik enjeksiyon Fransa Almanya İtalya Polonya İspanya kalıpları Buzdolabı parçalaı Yunanistan İspanya Almanya İngiltere İtalya Elektrik statik konverterler, Macaristan Almanya Yunanistan İngiltere İspanya Kaynak : Global Trade Atlas (9) 19

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. 20

21 X. FAYDALI ADRESLER Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu Tübitak Marmara Araştırma Merkezi Sanayi ve Ticaret Bakanlığı Milli Savunma Bakanlığı Savunma Sanayi Müsteşarlığı Türk Standartları Enstitüsü Devlet Planlama Teşkilatı Dış Ticaret Müsteşarlığı Devlet İstatistik Enstitüsü Türkiye Teknoloji Geliştirme Vakfı Makine Mühendisleri Odası Metalurji Mühendisleri Odası Küçük ve Orta Ölçekli San. Dest. İdaresi Başk 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: Fax: fcfair@ifcc.or.jp Hanover (Almanya) HANNOVER MESSE - World`s No. 1 for Technology, Innovation and Automation Organizatör Deutsche Messe AG Messegelände Hannover Fon: ++49-(0) Fax: ++49-(0) info@messe.de project team Fon: Fax: hannovermesse@messe.de 21

22 Tokyo (Japonya) nano tech - International Nanotechnology Exhibition & Conference Organizatör ICS Convention Design, Inc. Sumitomo Corp. Jinbocho Building 3-24 Kanda-Nishikicho, Chiyoda-ku Tokyo Fon: Fax: Geneva (İsviçre) International Exhibition of Inventions, New Techniques and Products Organizatör PROMEX S.A. 8 Rue du 31-Décembre 1207 Genf Fon: Fax: promex@worldcom.ch Valencia/Spain (İspanya) GENIAPOLIS - Innovation Inventions and New Ideas Fair Organizatör Feria Valencia Avda. de las Ferias s/n Apartado Valencia Fon: Fax: feriavalencia@feriavalencia.com 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, Bd. Marasti Bukarest Fon: Fax: marketing@romexpo.org member of following organization/s: ASOEXPO, UFI, CEFA (6) 22

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: 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) (6) (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, (10) World Trade Organisation, (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 23