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: fcfair@ifcc.or.jp

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: info@messe.de

project team Fon: ++49-511-89-31100 · Fax: ++49-511-89-32684 e-mail: hannovermesse@messe.de · 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: promex@worldcom.ch

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: 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, 65-67 Bd. Marasti · 011465 Bukarest Fon: ++40-21-2077000 · Fax: ++40-21-2077070 http://www.romexpo.org e-mail: marketing@romexpo.org 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