Lazer deyip geçiyoruz… Çoğumuzun sadece kedileri oynatmak ya da bir sunumda işaretleme (pointer) aracı olarak kullandığı lazerler hayatımızın her yerinde… Sanayiden sağlığa, iletişimden eğlenceye neredeyse kullanılmadığı alan yok gibi.
LATARUM, kurulduğu 2005 yılından bu yana lazer teknolojileri konusunda yaptığı araştırma ve uygulamalarla çok sayıda kişi, kurum ya da firmanın yaşadığı sorunların çözümüne katkıda bulunuyor… Kocaeli Üniversitesi Lazer Teknolojileri Araştırma ve Uygulama Merkezi Yöneticisi Prof. Dr. Ersin Kayahan, LATARUM’da gerçekleştirdikleri çalışmaları GasteArge‘ye anlattı…
Mehmet Yücel
■ Hocam, lazer dediğimizde ne anlıyoruz?
Günlük konuşmalarımızda “lazer” diyoruz ama aslı “LASER”dir. İngilizce “Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation” cümlesindeki kelimelerin baş harflerinden oluşturulmuş bir kelimedir. Türkçe karşılığı, “uyarılmış yayılma ile ışık güçlendirilmesi” şeklindedir. Lazerler genel olarak, atomların bir dış kaynak ile uyarılmasının ardından elde edilen fotonların aynalar vasıtası ile güçlendirilmesi ilkesiyle çalışır. Lazerler tek renklidir ve şeklini bozmadan kilometrelerce uzağa gidebilir. Diğer ışık kaynaklarından farkı budur.
■ Peki “lazer teknolojisi” dendiğinde kastedilen nedir?
Lazer teknolojisi yüksek işleme hızı ve hassaslık demek. Bildiğiniz gibi en yüksek hız ışık hızıdır. O da saniyede yaklaşık 300 bin kilometredir. Siz operasyonunuzda lazeri kullanmakla ışık hızını kullanıyorsunuz. Aynı zamanda lazerin diğer ışık kaynaklarından farkı, çok küçük bir alana, mesela 100 mikronluk çaptan daha küçük bir alana çok yüksek değerde enerji verebiliyor olmanızdır. Dolayısıyla bir elektromanyetik dalgayı çok küçük bir alana kontrollü bir şekilde odaklayabiliyorsunuz. Bu da size müthiş bir hassaslık sağlıyor. Bu hızın ve hassaslığın getirdiği tüm uygulamalar lazer teknolojisidir. Lazer teknolojisindeki son gelişmeler, her geçen gün artan ihtiyaçlar, zaman, seri üretim ve bunun gibi etkenler de göz önüne alındığında günümüzde lazer teknolojilerinin kullanımı oldukça önem kazandı.
■ Lazerin kullanım alanları neler?
Buna literatürde “fotonik” uygulamalar diyoruz. Barkod tarayıcı, yazıcı, CD, DVD, Blue-Ray, uzaktan kumandalar gibi tüketici donanımlarından telekomünikasyona, tıbbın pek çok alanından endüstriyel üretime, inşaattan havacılığa, askeri alanlardan eğlence sektörüne, bilgi işlemden metrolojiye ve fotonik hesaplamalara kısacası hayatımızın pek çok alanında lazer teknolojilerinden yararlanılıyor.
EĞİTİM ve AR-GE
■ LATARUM neler yapıyor? Çalışmalarınız hakkında bilgi verir misiniz?
Kocaeli Üniversitesi Teknopark’ta faaliyet gösteren bir Ar-Ge Merkezi’yiz. Ana alanımız eğitim ve Ar-Ge. Merkezimiz, yüksek lisans programı olan Elektro-optik ve Sistem Mühendisliği Anabilim Dalı öğrencilerinin lisansüstü dersler aldığı, optik uygulamaların yapıldığı ve tezlerin üretildiği bir yer. Aynı zamanda bu öğrencilerimiz ulusal ve uluslararası projelerimizde yer alarak hem projelerimize katkı sağlıyor hem de gelecekleri için büyük bir deneyim kazanıyorlar. Diğer ana faaliyetimiz ise Ar-Ge. Merkezimizde hem ulusal hem de uluslararası kurum ve kuruluşlardan aldığımız Ar-Ge projelerini gerçekleştiriyoruz.
Merkezimiz gerek lazer çeşitliliği, gerek altyapı ve donanım, gerekse bilgi birikimi ve tecrübe bakımından ülkemizin en önde gelen merkezlerinden biri. Sanayi kuruluşlarıyla yaptığımız projelerle sanayicilerimizin lazerler konusunda yaşadığı problemleri çözüyor, lazerli yeni üretim teknolojilerini sunuyoruz. Lazerlerin bilindik kullanımlarının yanı sıra yüzey temizliği, metallerde yüzey sertleştirme, mikro machining, pürüzlülük iyileştirme, metallerde pas sökme, boya kaldırma ve nano parçacık üretimi gibi yeni lazer teknolojilerinin ilgili sektörlerde kullanımına açılarak ülke ekonomisine kazandırılmasını amaçlıyoruz.
LAZER EVLERE GİRİYOR
■ Lazer teknolojilerinde dünya hangi noktada?
Lazer, bir yandan elektrik gibi bütün evlere girme yolunda hızla ilerliyor, diğer yandan da en son teknolojiyle üretilen silahlarda ve uzay sistemlerinde yoğun olarak kullanılıyor.
Adını sıkça duyduğumuz ve hızla yayılan “fiber internet” teknolojisi de lazer altyapısı ile çalışıyor. İnternet kabloları ile farkına varmadan gündelik hayatımıza giren lazer teknolojisi sanayinin ve sağlığın birçok alanında karşımıza çıkıyor. Zamanla bir zorunluluk haline gelecek. Lazer teknolojileri Endüstri 4.0’ın vazgeçilmez bir unsuru. Son zamanlarda çeşitli ülkelerin özellikle savunma sanayisinde askeri gemilerde kullanılmak üzere lazer silahı geliştirilmesi çalışmaları mevcut. Amerikan Deniz Kuvvetleri 150 milyon dolarlık bütçe ile lazer silahının geliştirilmesi hususunda Lockheed Martin ile bir sözleşme imzaladı. Buradaki temel amaç tehdit unsuru içeren küçük botların ve dronların yok edilmesi. Benzer olarak NASA özellikle uzay çalışmalarında element araştırmalarını LIBS teknolojisi ile lazer kullanarak yapıyor. Almanya ve Çin sanayide kullanılan yüksek teknolojili lazerli makina piyasasını elinde tutuyor.
■ Endüstri 4.0 ve buna bağlı olarak ortaya çıkan gelişmeler lazer teknolojilerinin kullanımını nasıl etkiliyor?
Endüstri 4.0 özellikle bir sensör bileşeni olarak lazerin önemini artırdı. Endüstri 4.0’ı Türkçe bir kelime ile ifade edecek olursak, otomasyon diyebiliriz. Üretim parkurlarında da yerini alan lazerler otomasyon sistemlerinin olmazsa olmazı.
■ Robotik ve otomasyon çalışmalarında lazer teknolojilerinin anlamı ne?
Robotlar ve diğer tüm makinelerdeki otomasyon sistemleri iki ana bileşenle çalışır. Bunlardan birincisi yönetici yazılımdır. İkincisi ise mekanik bölümle ve çevreyle iletişimi sağlayan sensör elemanlarıdır. Son zamanlarda birçok sektörde lazer teknolojisi kullanımı arttı. Lazerler Endüstri 4.0 devriminin vazgeçilmezi. Bunun altında yatan ana neden otomasyon uygulamalarında çok rahat kullanılabilmesi ve birçok mekanik işlem için güçlü alternatif olması.
■ Türkiye lazer teknolojilerinin neresinde?
Ülkemizde özellikle endüstriyel alanlardaki lazer kullanımı kesme, delme ve kaynak işlemlerinden oluşuyor. Bu tür uygulamalarda sanayinin belirli bir bilgi birikimi ve tecrübesi oluşmuş durumda. Yüzey işleme, renklendirme, pürüzlülük, su tutmazlık (hidrofobiklik) ve otomasyon uygulamaları gibi konularda ise halen yetersizlikler gözleniyor.
Ülkemizde lazerlerin endüstriyel uygulamaları için lazerlerle kesme oldukça başarılı olarak kullanılıyor. Delme ve kaynak işlemlerinde ise kısmi bir başarı var. Fakat malzeme çeşitliliği konusunda oldukça gerideyiz. Genellikle 3-4 mm. çelik sac kesimleri yapılıyor.
Endüstriyel uygulamalarda genellikle amaca yönelik yurt dışından alınan set halindeki lazerlerle çözümler aranıyor. Lazerlerin endüstriyel uygulamalarında otomotiv, savunma sanayi, estetik (medikal) sektörleri öne çıkıyor. Sağlık sektörümüz lazer kullanımı için yetişmiş eleman sıkıntısı yaşıyor. Gerek sağlık gerekse endüstriyel uygulamalar için alınan cihazların tümü yurtdışı menşeili. Son günlerde lazer kaynak üretimi için birtakım girişimlerin olduğunu görüyoruz. Bu olumlu bir gelişme.
“Sanayicilerimizin yurt dışı bağımlılığının sona erdirilmesine katkıda bulunmak istedik. Üretim teknolojilerinin geliştirebilmesi için lazer teknolojileriyle tanışmalarını hedefledik.”
LOKOMOTİF SEKTÖR KALIPÇILIK
■ En önemsediğiniz projeniz hangisi?
LATARUM’da sanayicilerimizin yurt dışı bağımlılığının sona erdirilmesine katkıda bulunmak istedik. Üretim teknolojilerinin geliştirebilmesi için lazer teknolojileriyle tanışmalarını hedefledik. Bu bağlamda birçok proje geliştirdik. Bunların içerisinde özellikle kalıpçılık sektörüne yönelik kalıp yüzey işlemeleri (pürüzlülük, temizleme ve sertleştirme) beni en çok heyecanlandıran projelerimizden biri. Çünkü kalıpçılık sektörü, lokomotif bir sektör olarak doğrudan üretim sektörünü etkiliyor.
Üretimde Çin ve Almanya’nın önde olmasının temelinde kalıpçılık sektöründeki gelişmişlikleri yatıyor. Dolayısıyla ürün kalıbınız ne kadar uzun ömürlü ve pürüzsüz olursa daha çok miktarda kaliteli ürün ortaya çıkacak.
■ Patent başvurusunu yaptığınız yeniliği paylaşır mısınız? Nasıl bir yenilik getiriyor?
Metal yüzeylerinin frezelenmesi işlemi sonrasında düz yüzeyler elde edilebiliyor. Ancak pratikte frezelenmiş metal yüzey üzerinde freze hareketi esnasında freze izi oluşumları gözleniyor. Frezelenmiş metallerin boyanması işlemi öncesinde bu freze izlerinin giderilmesi gerekiyor. Bu amaçla metal çeşitli ön işlemlere tabi tutuluyor. Öncelikle metal yüzey, zımparalama yapılarak parlatılıyor ve ardından kumlanarak homojen pürüzlü bir yüzey haline getiriliyor.
Ayrıca, metalin, boyama öncesi uygulanan mekanik işlemlerden gelen yağ, toz ve kirden arındırılabilmesi için temizlenmesi de gerekiyor. Tüm bu süreç, zaman alıcı ve maliyetli olmakla beraber insan ve çevre sağlığına olumsuz yönde etki ediyor. Lazerler ile metal yüzeyler üzerinde mikro ölçekte pürüzlü yüzey oluşumu elde edilebilir. Bu yüzeyler metal yüzeyinde öyle bir kabarma şeklinde etki yaratır ki işlem öncesi oluşan freze izleri kaybolur ve aynı zamanda yüzey hidrofobik (su sevmeyen) hale gelir. Bunu dünyada ilk kez literatüre biz kazandırdık ve patent müracaatını gerçekleştirdik.
Halen kumlama yöntemi uygulanıyor. Kumlama oldukça maliyetli, sağlık açısından tehdit içeren ve aynı zamanda çevre dostu olmayan bir uygulama. Patent müracaatımız kumlama işleminin alternatifi olabilir.
Ayrıca bu tür işlemler için kullanılacak el aleti şeklinde bir prototipin üretimi için de çalışmalarımızı sürdürüyoruz. Bu da ikinci patent müracaatımız. Geliştirilecek olan cihaz sadece küçük nesne ve küçük yüzeyler için kullanılmayacak. Aynı zamanda gemi yüzeyleri gibi büyük yüzeyler için de tasarlıyoruz. Böylece kumlama teknolojisinin yerini alacak olan bu yeni lazer teknolojisiyle daha çevreci ve daha ekonomik yüzey temizleme, pas ve boya sökme işlemleri gerçekleştirilecek.
■ LATARUM’da yılların emeği var. Merkezinizde bir yandan da akademik çalışmaların sürdüğünü biliyoruz. Çalışmalarınızdaki eğitim boyutunu öğrenebilir miyiz?
Evet, merkezimiz uzun yılların birikimiyle yoluna devam ediyor. Bu konuda birçok arkadaşımızın ve öğrencimizin ciddi katkıları olmuştur. Kendilerine teşekkür ediyorum. Umarım biz de merkezimizi daha iyi yerlere taşıyabiliriz. Ekibimle birlikte bunun bilinci ve gayreti içeresindeyiz.
Farklı disiplinlerden gelen lisansüstü öğrencilerimiz bulunuyor. Özellikle biyomedikal, mekatronik, elektronik ve fizik öğrencileri burada hem lisansüstü dersler görüyor hem de tezlerini hazırlıyor. Öğrencilerimizin büyük bir çoğunluğuna gerek projelerimizle gerekse üniversitemizin imkânlarından yararlanılarak maddi destekte bulunuluyor.
Lisansüstü bir program olan Elektro-optik ve Sistem Mühendisliği programının dersleri teorik ve uygulamalı olarak Merkezimizde yapılıyor. Bu programın öğrencileri şanslı. Uygulamalı dersleri özellikle önemsiyorum. Bu sayede öğrencilerimiz derslerde öğrendiklerini uygulama şansı buluyor.
“Gençlere her zaman hayâllerinin peşinden gitmelerini ve hiçbir zaman pes etmemelerini tavsiye ediyorum.”
AKADEMİSYENLİK ZAHMETLİ
■ Genç akademisyen ve girişimcilere ne tavsiye edersiniz?
Akademisyenlik uzun ve zahmetli bir süreç. Çünkü sürekli kendinizi geliştirmeniz ve teknolojik gelişmelerden haberdar olmanız gerekiyor. Girişimcilik de benzer şeyler ister. Fakat her iki durum için de geçerli olan şeyler cesaret, çalışkanlık ve azimdir.
Ben gençlere her zaman hayâllerinin peşinden gitmelerini ve hiçbir zaman pes etmemelerini tavsiye ediyorum. Çünkü “Elon Musk yapabildiyse biz de yapabiliriz.” Ben hep öyle düşünmeye çalışıyorum. Dâhiler ve deliler toplumun küçük bir kısmını oluşturur geri kalan büyük çoğunluktaki sıralama ancak kişilerin çalışma miktarıyla ölçülebilir.
■ Üniversite-sanayi iş birliği teknolojik gelişmenin olmazsa olmazı. Bu anlamda dünden bu güne neler söylemek istersiniz?
Üniversite-sanayi iş birliği son zamanlarda adından sıklıkla bahsettiğimiz fakat gerek hükümet politikaları gerekse kurumsal bilinç ile anlamını daha yeni doldurabildiğimiz geç kalınmış bir olgu. Bu iş birliklerinin ülke kalkınması için daha da ileriye taşınması gerekiyor. Son zamanlardaki ulusal projelerde üniversitelerin de bulunması zorunluluğu yerinde bir karar. Çünkü teknolojik gelişmeler ancak bilginin ve tecrübenin bir araya geldiği sanayi ve üniversite iş birlikleriyle gerçekleştirilebilir. Bu konuda üniversitelerin teknoloji transfer ofislerine ciddi bir sorumluluk ve görev düşüyor.
AR-GE YAPMAK PAHALI BİR İŞ
■ Ülkemizde Ar-Ge’ye bakışı nasıl değerlendiriyorsunuz? Sorunlarımız neler? İlave olarak neler yapmalıyız?
Ar-Ge yapmak oldukça pahalı bir iş. Fakat son zamanlarda gerek şirketlerin ve gerekse devletimizin bu konuda ciddi yatırımlar yaptığı ve büyük bütçeler ayırdığını görüyoruz. Bu doğru bir karar. Gelişmiş ülkelerle yapacağımız teknolojik yarışta hızlı hareket etmeli ve kaynaklarımızı etkin kullanmalıyız. Ürüne dönüşen teknolojik gelişmelerin uluslararası platformda acilen patentlenmesi gerekiyor. Bu konuda ciddi olarak gerideyiz. Özellikle üniversiteler bilinçlendirilmeli, patent yapan insanların yolu açılmalı ve bu konuda ciddi destekler sağlanmalıdır.
■ İnovasyona ve yüksek katma değerli ürünlere yoğun bir ihtiyaç duyuyoruz. Buna yönelik bir dünya ve Türkiye değerlendirmesi yaparsak, dünya nereye doğru gidiyor, biz ülke olarak bunun neresindeyiz?
Ülkemizde bu konuda pozitif yönde ciddi gelişmeler yaşanıyor. Özellikle askeri alanda geliştirilen teknolojik ürünler bu konuda işlerin doğru yapıldığının bir göstergesi. Fakat katma değeri yüksek ürünlerin geliştirilmesi için daha çok çalışmalıyız. Bu ise ancak doğru politikalar ve toplumsal bir bilinçle gerçekleştirilecek.
■ Endüstriyel uygulamalar konusunda bir öneriniz var mı?
Endüstri 4.0’ın temel unsurlardan biri de vidasız üretimi gerçekleştirmek. Bu durum ancak metal parçaları kaynatmakla mümkün. Böylelikle hem ekonomik hem de vidalama yöntemine göre daha dayanıklı metal parçaları birleştirilebilir. Geleneksel kaynak yöntemlerine göre lazer kaynağı daha hızlı yapılabilir ve daha dayanıklıdır. Aynı zamanda otomasyon sistemlerine daha uygundur. Lazer kaynağı ile hem alın kaynağı hem de punto kaynağı yapılabilir. Benzer olarak delme işleminde de lazerler kullanılabilir. Lazerler kullanılarak 100 mikron altında 5 mm. kalınlığındaki bir sac levhaya delikler delinebilir. Lazer teknolojisi kumlama işleminin alternatifi olabilir.
“Lazerler endüstriyel uygulamaların maliyetini çok ciddi bir biçimde azaltıyor. Artı olarak zaman kazandırıyor.”
■ Lazer güvenliği konusuna özel bir önem verdiğinizi biliyoruz. Bu konuda neler söylemek istersiniz?
Lazerler endüstriyel uygulamaların maliyetini çok ciddi bir biçimde azaltıyor. Artı olarak zaman kazandırıyor. Lazer teknolojileri kullanımının birçok sektörde artmış olması güvenlik problemlerini de beraberinde getiriyor. Bu konuda özellikle sanayi tipi lazer operatörlerinin eğitilmesi gerekiyor. Lazer ışını özellikle göze ciddi hasarlar verebilir ve bu hasar görme yetisini kaybetmeye kadar gidebilir. Yine lazer ışınları için gerekli önlem alınmadığı takdirde cilt ve deri yanıkları oluşabiliyor. Şu an dünyada ANSI Z131 ve IEC 825 standardı kullanılıyor.Ülkemizde henüz böyle bir çalışma yok. Bu konu gerekli iş güvenliği yasalarımızda acilen yer almalı.
LATARUM hakkında ayrıntılı bilgi:
http://latarum.kocaeli.edu.tr/
