Metal Şekillendirme Mükemmeliyet Merkezi Sanayi ile Birlikte Nefes Alıyor

Türkiye'nin ilk ve an itibariyle tek Metal Şekillendirme Mükemmeliyet Merkezi’nden, Kemal Davut sorularımızı yanıtladı...

Metal Şekillendirme MükemmeliyetMerkezi hangi amaçla kuruldu? Faaliyetalanları hakkında bizi bilgilendirirmisiniz?

Metal üretimi ve tüketimi ülkelerin gelişmişlik düzeyini belirleyen ana faktörlerden. Türkiye, metal sektörünün dünya ve Avrupa ölçeğinde önemli aktörlerinden biridir. Ülke genelinde sanayide kullanılan yöntemler ve malzemeler göz önüne alındığında; başta otomotiv, havacılık, savunma, beyazeşya, ana ve yan sanayi imalatı, ağırlıklı olarak metal şekillendirme süreçlerine ve metalik malzemelere dayalı. Bu sektörlerin her birinin kendine has kalite kriterleri var. Kalite standartlarının sürekli iyileştirilmesi ve malzemenin şekillendirme kabiliyetinin yüksekliği üzerinde hassasiyetle durulan bir olgu.Metal şekillendirmeye dayalı sanayi kuruluşları üretim aşamalarında ciddi problemlerle karşılaşabiliyor. Bunlardan ilk göze çarpan; teknoloji ve bilgi birikimi(know-how). İmalat sanayi, üretimini sürdürebilmek için bu ihtiyaçlarını yoğun olarak yurtdışından sağlıyor. Buda üretimdeki katma değeri azaltırken aslan payının yabancı firmalara-ortaklara kalmasına neden oluyor.

Ülkemizin yalın ve ucuz imalat alanındada Çin, Hindistan gibi rekabet edilmesi güç rakipleri mevcut. Dünya genelinde şirketlerden ürün kalitesini artırırken,enerji tüketimi ve çevresel etkilerin azaltılması yönünde beklentiler var.Yerli sanayinin de ayakta kalmak için bu zorlaşan şartlara uyum sağlaması şart. Zorlu rekabet koşullarında sürdürülebilir büyüme; katma değeri yüksek, bilgiye dayalı imalat ve yeni imalat teknolojilerin geliştirilmesine bağlı.Atılım Üniversitesi, orta ve uzun vadede Türkiye’nin metal şekillendirme alanında teknoloji ve bilgi (know-how)üreten ve ihraç eden ülke konumuna gelmesi amacıyla 2010 yılında örnek bir yapılanmaya gitti. Üniversite, kurduğu Metal Şekillendirme Mükemmeliyet Merkezi ile hem sanayicilerin ihtiyaçlarına cevap veriyor hem de akademik çalışmalara farklı bir bakış açısı getiriyor.Prof. Dr. Erman Tekkaya’nın öncülüğünde T.C. Kalkınma Bakanlığı desteği ile hayata geçirilen merkez, Türkiye’deki metal şekillendirme sektörünü uygulamalı araştırmalar ile destekleyerek, yenilikçi,bilgiye dayalı ve enerji tasarruflu imalat teknolojilerinin geliştirilmesini, yüksek katma değerli parçaların üretilmesini,yeni ve gelişmiş malzemelerin şekillendirilebilmelerini sağlamak için çalışmalar yürütüyor.MŞMM sektörü uygulamalı araştırmalarile destekleyerek, yenilikçi, bilgiye dayalı ve enerji tasarruflu imalat teknolojilerinin geliştirilmesini, yüksek katma değerli parçaların üretilmesini, yeni ve gelişmiş malzemelerin şekillendirilebilmelerini sağlamayı hedeflemiştir.Merkezin temel faaliyet alanı metal şekillendirme teknolojisi ve teorisidir. Bu alan içerisinde otomotiv ana sanayi ve yan sanayi, savunma ve havacılık sanayi,demir-çelik üreticileri, kamu kurum ve kuruluşları ile diğer üniversite ve araştırma merkezleriyle çalışmalar yürütülmektedir. Faaliyetlerimiz içerisinde malzemekarakterizasyonu (termal, mekanik,içyapı, kalıntı gerilme) proses tasarım vesimülasyonları, simülasyon yazılımlarının geliştirilmesi, deneme kalıplarının üretimi, ön seri üretim, çalıştay düzenleme ve firmalara eğitim verilmesi vardır.

Merkez bünyesindeki araştırmalar nasıl yürütülüyor?

 Almanya, Japonya, Kore gibi ülkelerdeki modellerin incelenerek ulusal koşullara uyarlanmasıyla faaliyete geçirilen ve özgün bir model olan Mükemmeliyet Merkezi adeta sanayiyle birlikte nefes alıyor. Çalışmaların yüzde 90’ı sanayiile birlikte yapılıyor; TÜBİTAK’ın,KOSGEB’in, Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı’nın sanayicilere verdiği proje desteklerinde, hizmet veren kuruluş veya proje yürütücüsü olarak yer alıyor.MŞMM rutin ve standart ölçüm/analizlerden çok firmaya özel çözüm sunan bir merkezdir. Var olan sorunların veya iyileştirme potansiyeli yüksek noktaların tetkik, tespit ve bunlara  bağlı çözümü paket olarak firmaya sunulmakta. Aynı zamanda, hangi proje destek mekanizmasının finansman için uygun olduğu konusunda firmaları yönlendiriyoruz. Firma ile ortak toplantı ve gerektiği durumlarda karşılıklı ziyaretler sonrasında olası ortak çalışma konuları değerlendiriliyor. Konunu nuzmanı olan doktora dereceli bir MŞMM araştırmacısı merkez tarafını temsilen proje yöneticisi olarak atanıyor. Bu sayede firmanın iletişim noktası direkt olarak konunun uzmanı bir araştırmacı ve merkez tarafındaki sorumlusu oluyor. Proje ve çalışmalar doktoralı uzman araştırmacı ve en az bir araştırma mühendisi tarafından yürütülüyor. Projelerde MŞMM personeli araştırma mühendisleri yanında firma personeli de yer alıyor. Projelerimizin neredeyse tamamı görev alan araştırma mühendislerinin yüksek lisans veya doktora tezi oluyor.

Türkiye’de metal şekillendirme üzerine araştırmalar yapan kaç tane merkez var? Bu merkezlerden sizi ayıran farklılıklarınızdan bahseder misiniz?

MŞMM Türkiye’nin ilk ve an itibariyle tek metal şekillendirme çalışmaları yapan merkezidir. Aktif olarak hayatına devam etmekte olan araştırma merkezleriTürkiye’de uygulaması olmayan ya da çok az olan temel bilimler alanında çalışmaktadır. Bazı aktif merkezler ise bulundukları üniversitelerin merkezi laboratuvarı gibi çalışmayı tercih etmiştir. MŞMM, sanayiye yönelik ve uygulama ağırlıklı araştırmalar yapan nadir merkezlerden biridir. Aynı zamanda, çoğu merkezden farklı olarak oldukça esnek bir yönetim mekanizmamız var. Direkt olarak rektörlüğe bağlı bir birim olduğumuz ve bir vakıf üniversitesi bünyesinde yer almamız nedeniyle karar verip uygulamaya koymamız, daha hızlı ve etkin diyebiliriz. Temel faaliyet alanımız olmasa bile, ilgi alanlarımız içerisinde yer alan demir-çeliksektörü özelinde ise çalışmalar yürüten bizden başka 3 farklı merkez var. Yakın alanda faaliyet gösteren merkezlerile kıyaslandığı zaman MŞMM’nin en önemli özelliklerinden birisi inovasyonve ileri araştırmalara yatkınlığıdır. Sahip olduğumuz malzeme karakterizasyon olanakları ile temel bilimsel araştırmalar yanında endüstriyel ölçekte imalat denemeleri ve ön-seri üretim yapabilecektek merkeziz. Ülkemizde, özellikle son 2-3 yıldır, merkezler akredite olarak rutin test yapma yönünde kendilerini geliştirdiler. Bu sayede ülkemizin önemli bir ihtiyacı karşılanmış oldu. Mükerrerlik olmaması açısından MŞMM olarak, rutin ve akredite ileri araştırmalar yapmak bizim temel amacımız. Mevcut cihaz alt yapımızı da bu doğrultuda oluşturduk. Sahip olduğumuz altyapı Türkiye’de tek, dünyada da sayılı merkezde bulunan cihazlardan oluşmaktadır.Önemli farklarımızdan bir taneside kadromuzdur. Mevcut akademik kadromuzun tamamı doktora ve doktora sonrası çalışmalarını dünyanın önde gelen araştırma merkezlerinde (University ofCambridge, ETH Zurich, Max-PlanckInstitute fuer Eisenforschung, IWTBremen, Ohio State University, ImperialCollege) yapmış ve birikimlerini Türk Sanayi’sine sunmaktadır. Doktoralı uzman kadromuz 2 metalurji ve malzeme mühendisi, 3 makine-imalat mühendisi ve 1 otomotiv mühendisinden oluşmaktave bu sayede disiplinler-arası çalışmalar yürütebilmekteyiz. Sadece Türkiye’de değil, dünya genelinde bu yeteneklere sahip bir kadronun bir araya gelmesi ender görülür.

Böylesine büyük çaplı bir merkez çok sayıda donanım ve yazılım olanakları gerektirmiyor mu?

Merkezin Türkiye’de ilk ve tek olması, yenilikçi çalışma alanları ve yüksek hedeflerinin olması beraberinde önemli yazılım ve donanım gereksinimleri getiriyor. MŞMM bina, altyapı, yazılım ve donanım dâhil toplam 30 Milyon TL yatırımla kuruldu.Donanım içerisinde, endüstriyel ölçekte deneme üretimi yapabilecek kapasite tezgâhlarımız var. 400 ton kapasiteli çift etkili hidrolik pres, 300 ton kapasiteli mekanik pres, 80 ton kapasiteli Türkiye’nin ilk servo-presi, CNC torna ve freze, dalma erozyon ve tel erezyon (EDM) cihazları ilk aklıma gelenler. Aynı zamanda üzerinde çıkış hattı olan ve araştırma amaçlı 1000 ton kapasiteli hem ileri hem geri akıtma yapabilen bir ekstrüzyon presi de olanaklarımız arasında. Başta şekillendirme olmak üzere proses optimizasyonuna yönelik malzeme karakterizasyonu MŞMM kuvvetli olduğu alanlar arasında. -150 oC’den 3000 oC’yekadar sıcaklıklarda 2000mm/s hızlara kadar çıkarak çekme-basma, kaynak,ergitme ve katılaşma, haddeleme,ekstrüzyon, kaynak, tavlama gibi işlemlere yönelik termal, mekanik ve termomekanik testler gerçekleştirebiliyoruz. Özellikle çeliklerde iç yapı dönüşümlerini sıcaklık ve zamana bağlı olarak dilatometri testleriyle bulabiliyoruz. 10,000 oC/s ısıtma hızlarına ve 350 oC/s(özel numunelerde 10,000 oC/s) soğutmahızlarına erişebilmekteyiz. Üretim aşamalarında malzemenin maruz kaldığı deformasyonları kapalı devre servohidrolik kontrollü mekanik sistemlerde, sıcaklık geçmişini de aynı sisteme bağlı kapalı devre kontrollü resistans veya indüksiyon ısıtma ve de özel soğutma sisteminde gerçekleştirebiliyoruz. İmalat aşamalarında malzemenin maruz kaldığı termo-mekanik geçmişi daha küçük bir numunede oldukça kontrollü (örn:sıcaklık hassasiyeti 0.05 oC, uzamaölçümü hassasiyeti 0.05 mikron) bir şekilde gerçekleştirebiliyoruz. Bu sayede pahalı imalat denemeleri yapmadan önce malzeme davranışı ve son ürün kalitesini tespit edebiliyoruz. Bu işlemlerin genel adı,“Fiziksel simülasyon” olarak anılmaktadır ve MŞMM bu konuda Türkiye’de hizmet veren ilk merkezdir.

Fiziksel simülasyon dışında çekme basma,sertlik, aygıtlı-sertlik ölçümleri,elastik özelliklerin rezonans frekansı sönümleme analizleriyle tespiti yeteneklerimiz arasında. Aynı zamanda sac malzemeler için şekillendirme sınır diyagramlarının belirlenmesi de öncülük ettiğimiz konulardan. Kalıntı gerilme ölçümleri, MŞMM’nin ülkemizde öncülük ettiği bir başka konu. Bu konuyla ilgili olarak bir tanesi taşınabilir, bir tanesi de kabin tipi olmak üzere 2 adet X-ışını kırınımı cihazı, lazer sensörlü ve bir tanesi de uzama ölçerli 2 farklı delik delme sistemi ve manyetik barkhausen ölçüm cihazımız bulunmakta.X-ışını cihazlarımız ile kalıntı gerilme ölçümlerinin yanında, faz analizi, kalıntı östenit tespiti ve kristal doku analizleri yapılmaktadır.Şekillendirilmiş parçaların son boyutlarının ölçümü ve tersine mühendislik faaliyet alanlarımız içerisinde yer almaktadır. Bu kapsamda optik metroloji sistemlerimizle tersine mühendislik uygulamaları yapabilmektedir. Sahip olduğumuz sistemler 0.01 mikron detayları çözümleyebilmekte, aynı zamanda 0.015 mikrona kadar yüzey pürüzlülüğü (Sadeğeri) ölçebilmektedir. MŞMM bu yönüyle 3-boyutlu koordinat ölçümüyle yüzey pürüzlülüğü ölçümlerini tek cihazda birleştirebilen tek sisteme sahiptir. Gerçekleştirdiğimiz malzeme karakterizasyonlarından elde ettiğimiz veriyi simülasyon yazılımlarına girdi olarak vermekteyiz. Piyasada olan metal şekillendirmeye yönelik sonlu elemanlar yazılımlarına sahibiz. Bu yazılımların kabul edeceği şekilde“malzeme kartlarını” deneysel olarak çıkartabiliyoruz. Kullanıcılar yeni bir malzeme için tek bir fare tıklamasıyla analizlerini koşturabiliyor. Uzmanlarımız aynı zamanda standart yazılımların yeteneklerini artırmak üzere ek-analizpaketleri de geliştirebiliyor. Metal şekillendirmenin yanı sıra, ısıl işlem ve kaynak konularında da simülasyonlar yapabiliyoruz. Malzeme özelliklerini deneysel olarak bulmanın yanında,termo-dinamik temelli hesaplamalı yöntemlerle de gerçekleştirebiliyoruz.Son olarak, sahip olduğumuz yazılımları 112 çekirdekli bir yüksek başarımlı hesaplama sistemi (HPC) kullanarak, analiz sürelerini düşürebiliyoruz. Bu konuda en son olarak iç yapı karakterizasyonu olanaklarımızdan bahsetmek istiyorum. MŞMM’de 2 adet taramalı elektron mikroskobu (SEM),optik mikroskop ve stereo mikroskoplar bulunmaktadır. Taramalı elektron mikroskoplarımızdan bir tanesi 0.5 nanometre çözünürlük değeriyle ülkemizdeki bu alanda en yüksek çözünürlük değerine ulaşmıştır. Aynı zamanda kristalografik doku analizleri (EBSD) ve miko-kimyasal analizler (EDS) yapabilmekteyiz. DiğerSEM sistemi de değişken vakum altındailetken olmayan, ıslak ve biyolojik numunelerin incelenmesine imkân veriyor. Mikroskoplarınız çok yüksek çözünürlükte olsa da elde edeceğiniz yapı görüntüleri numunelerinizin iyi hazırlanmasına da bağlı. Bu kapsamda otomatik kafalı zımparlama-parlatma makinaları dâhil mekanik, kimyasa lve elektro-kimyasal farklı reçetelerle numune hazırlamamıza olanak veren kapsamlı bir metalografi laboratuvarımız var. Bu laboratuvarda bulunan optik mikroskop ve stereo-mikroskoplarımız birer görüntü analiz sistemiyle bütünleşik. Yazılımlardan Olympus Stream yazılımının kullanıcı dostu arayüzüyle işlerimiz oldukça hızlandırmakta.

Merkezin altyapısını oluşturan mikroskopların sahip olması gereken temel özellikler hakkında ne düşünüyorsunuz?

Merkezimizde yürütülen projeler ve gelen rutin hizmet taleplerinde makro yapı ve iç-yapı karakterizasyonu önemli bir yer tutmakta. Bu yüzden mikroskop seçimi ayrı bir önem taşımaktadır. Sahip olmamız gereken mikroskoplar insan gözüyle görülebilecek genel yapının tespitinden, optik hatta taramalı elektron mikroskopları ile görülebilecek mikronaltı detayların tespitine yardımcı olmalıdır. Bu nedenle MŞMM bünyesinde stereomikroskoptan optik mikroskopa ve hatta taramalı elektron mikroskobuna kadar geniş bir yelpazeye yayılmış mikroskop türleri bulunmaktadır. Günümüzde ince detaylara, farklı iç yapılara sahip değişik malzemelerin kullanımı yaygınlaşmaktadır. Bu bağlamda sahip olduğumuz mikroskoplardan yeni nesil malzemelerin yapısındaki ince detayları net olarak gösterebilmelerini beklemekteyiz. İkinci olarak yürütülen projeler ve verilen hizmetler zamana bağlı, bu yüzden mikroskopların kolay kullanılmasını, hızlı sonuç vermesini, uzun yıllar boyunca sorunsuz çalışmalarını beklemekteyiz. Son olarak günümüzde yapıların sadece fotoğraflanması beklentilerimizi karşılamıyor. Bir yapı resmi üzerinde sayısal hesaplamalar yapılması, hem nitel hem de nicel analizler yapılması ve bunların ulusal ve uluslararası standartlara uygun olacak şekilde yapılabilmesi beklentilerimiz arasında yer almakta.

Belirtmiş olduğunuz özelliklere sahip bir mikroskobun size sağlamış olduğu artıları da paylaşır mısınız?

Bir önceki sorunuzda önem verdiğimiz özelliklere sahip mikroskobun bize detayları net göstermesi, hızlı ve güvenilir olmasının; aynı zamanda nitel ve nicel analizleri standartlara uygun yapabilmesinin artılarını belirtmiştim. Burada biraz daha detay verebilmek için,2015 yılı sonunda MŞMM’ye kazandırmış olduğumuz Olympus Stereo mikroskop örneğini vermek istiyorum. Bu mikroskop sahip olduğu kaliteli objektifleri ve 5Mega-Piksel kamerası ile en ince detayları dahi net olarak görebilmemizi sağlamakta.Firma aynı zamanda piksel-kaydırma yöntemiyle 17 Mega-Piksel çözünürlüğe çıkabilen kameralar da sunmaktadır. İkinci olarak mikroskobun sunmuş olduğu motorize Z-ekseni hızlı olarak otomatik odaklama yapmamızı sağlamakta, bu sayede çok sayıda (iç)yapı-fotoğrafınıhızlı bir şekilde işleyebilmekteyiz. Aynı zamanda farklı odak mesafelerinde fotoğraflar çekerek, yüksek büyütmelerde fizik yasaları gereği daralan alan derinliği etkisini gidermekteyiz. Özellikle kırılma yüzeyi gibi yüzey pürüzlülüğü yüksek numunelerde dahi oldukça net fotoğrafları anında elde edebilmekteyiz. Numunenin ardışık bölgelerini fotoğraflayıp bunları panoramik geniş alan yapı-fotoğraflarınada çevirebiliyoruz. Son olarak firmanın mikroskopları ile bütünleştirilmiş olan “Stream” yazılımı ile çekilen yapı fotoğrafları üzerinde nicel ve nitel analizleri birkaç dakika içinde raporlamaya hazır halde elde etmekteyiz. Bu analizlerden partikül (morfolojisi)analizi, çeliklerde inklüzyon analizi, tane büyüklüğü analizi, dökme demirlerde küresellik ve grafit sınıflandırılması gibi analizleri farklı uluslararası standartlara uygun şekilde gerçekleştirebilmekteyiz. Yazılımın sade ve kullanıcı dostu bir arayüzüolması sayesinde hayatında ilk defa içyapı fotoğrafları gören başlangıç seviye bir kullanıcı dahi kısa sürede iç yapı analizleri yapabilmekte.