Bu sektörün temel üretim süreçlerinden biri olan kaynak, gemi yapısının mukavemetini ve bütünlüğünü doğrudan etkileyen en kritik imalat aşamasıdır. Ancak artan üretim hacmi, karmaşık geometriler, zorlu kalite standartları ve özellikle nitelikli kaynakçı eksikliği gibi faktörler, geleneksel yöntemlerle istenen verimliliğin ve tekrarlanabilir kalitenin sağlanmasını güçleştirmektedir. Bu doğrultuda, robotik kaynak sistemleri, gemi inşa sektöründe üretim verimliliğini artırmak, hata oranlarını azaltmak ve uluslararası kalite standartlarına uyumu güvence altına almak amacıyla hızla yaygınlaşmaktadır. Endüstri 4.0 vizyonu doğrultusunda otomasyon, sensör teknolojileri, veri analitiği ve yapay zekânın birleşimiyle gelişen bu sistemler, gemi üretiminde dijitalleşme sürecinin omurgasını oluşturmaktadır. Dolayısıyla robotik kaynak, yalnızca bir üretim yöntemi değil, gemi inşasında verimlilik, güvenlik ve sürdürülebilirliğin kesişim noktasında yer alan bir dönüşüm teknolojisi haline gelmiştir [1].
Gemi İnşa Sanayiinde Robotik Kaynağın Uygulama Alanları
Robotik kaynak sistemleri, gemi inşa sanayisinde geniş bir uygulama yelpazesi bulmakta ve özellikle seri üretim hatlarında, modüler gemi bloklarının birleştirilmesinde, panel imalatında ve boru donatım işlemlerinde yoğun biçimde kullanılmaktadır. Modern tersanelerde üretim süreçleri genellikle blok inşa metoduna dayanır; bu yöntemde gemi konstrüksiyonu, atölye koşullarında önceden hazırlanmış panellerin ve blokların birleştirilmesiyle oluşturulur. Bu aşamada robotik kaynak sistemleri, insan gücüne dayalı hatalı kaynak riskini ortadan kaldırarak hem kaliteyi hem de üretim hızını artırmaktadır [2].
Panel imalat hatlarında kullanılan portal tip kaynak robotları, uzun doğrusal dikişlerin yüksek hız ve tekrarlanabilir kaliteyle çekilmesini sağlar. Özellikle büyük blok birleştirmelerinde kullanılan tozaltı (SAW) robot sistemleri, yüksek nüfuziyet ve düzgün dikiş geometrisi sayesinde ağır çelik panellerin birleştirilmesinde tercih edilmektedir. Ayrıca, otomatik tel besleme sistemleri ve çok telli ark teknolojileriyle birlikte bu robotlar, büyük tonajlı gemilerde kullanılan kalın sacların tek paso ile birleştirilmesine imkân tanımaktadır. İç blok ve dar hacim uygulamalarında ise kompakt ve mobil robot sistemleri öne çıkmaktadır. Bu robotlar, özellikle çift cidarlı tankerlerde ve askeri platformlarda erişimi zor alanlarda kaynak işlemini otonom biçimde gerçekleştirebilmektedir. Robotik kaynak uygulamalarının bir diğer önemli alanı, boru donatım ve iç teçhizat kaynağıdır. Gemi makine dairesi, yakıt ve balast sistemlerinde kullanılan boru hatlarının birleştirilmesi, genellikle dar alanlarda yüksek hassasiyet gerektirir. Geleneksel kaynak işlemi bu koşullarda zaman alıcı ve risklidir. Bu nedenle, eklemli kol (articulated arm) yapısına sahip robotlar, boru hatlarının çevresinde tam 360° hareket kabiliyeti sunarak TIG veya MIG kaynaklarını otomatik olarak gerçekleştirebilmektedir [3]. Norveç ve Güney Kore tersanelerinde, bu tür sistemlerin devreye alınmasıyla boru hattı montaj süresinin %25 oranında kısaldığı rapor edilmiştir [4]. Robotik kaynak ayrıca eklemeli imalat (Wire Arc Additive Manufacturing – WAAM) teknolojisiyle birleşerek gemi parçalarının üretiminde devrim niteliğinde bir değişim yaratmıştır. WAAM sistemleri, kaynak telini dolgu malzemesi olarak kullanarak üç boyutlu metal parçalar üretir ve bu sayede klasik döküm süreçlerine göre malzeme tasarrufu sağlar. Özellikle pervaneler, braketler ve mukavemet elemanlarının üretiminde WAAM, gemi inşa sektöründe hem zaman hem de maliyet açısından önemli avantajlar sunmaktadır.
Dünyadaki Uygulama Örnekleri ve Türkiye Gemi İnşa Sanayiinde Mevcut Durum
Robotik kaynak teknolojileri, dünya genelinde gemi inşa sanayilerinde üretim verimliliğini artırmak ve kaliteyi standartlaştırmak amacıyla hızla benimsenmiştir. Japonya’da Kobe Steel ve Mitsubishi Heavy Industries tarafından geliştirilen Smart Teaching™ ve AP-Support™ sistemleri, 3D CAD modelleri üzerinden otomatik dikiş çıkarımı ve sensör tabanlı parametre optimizasyonu ile kaynak süreçlerini dijitalleştirmiştir. Güney Kore’de Hyundai ve Samsung tersanelerinde dijital ikiz tabanlı portal robot hatları sayesinde üretim süresi %25 kısalmış, dikiş kalitesi ve doğruluğu önemli ölçüde artmıştır. Avrupa ülkeleri, özellikle Norveç ve Almanya, insan-robot iş birliği (HRC) temelli esnek üretim sistemlerine yönelmiş; dar hacimli alanlarda yüksek hassasiyetli kaynak uygulamaları gerçekleştirebilen kolaboratif robotlar geliştirmiştir [5].
Türkiye gemi inşa sanayi, son on yılda ciddi bir teknolojik dönüşüm sürecine girmiştir. Özellikle Tuzla ve Yalova bölgelerinde faaliyet gösteren büyük tersaneler, gemi blok imalatı ve montaj hatlarında yarı otonom MAG ve FCAW kaynak sistemlerini kullanmaya başlamıştır. Bu sistemler, özellikle askeri gemi, römorkör ve açık deniz platformu projelerinde yüksek kalite standardı ve tekrarlanabilir üretim kabiliyeti sağlamaktadır. Ayrıca, bazı özel tersanelerde panel hattı birleştirmelerinde raylı portal robot sistemleri uygulanmakta; bu sayede manuel kaynak süresine kıyasla yaklaşık %30 verim artışı elde edilmektedir. Tekrarlı ve iyi fikstürlenmiş işlerde bir kaynak robotu 3–5 kaynak ustasının çıktısını yakalayabilirken; karmaşık geometrilerde bu değerin 2–3 seviyesine inmesi beklenmektedir. Manuel ve robotik kaynak performans farkının temel nedeni, robot hücrelerinin ark-açık (arc-on) süresinin manuel kaynağa kıyasla belirgin biçimde yüksek olmasıdır.
Türkiye’deki tersaneler, robotik kaynak sistemlerini yalnızca üretim aracı olarak değil, aynı zamanda eğitim, kalite yönetimi ve süreç iyileştirme alanlarında da kullanmaya başlamıştır. Tersaneler, kaynak parametrelerinin dijital izlenebilirliğini sağlamak için yerli yazılım sistemleri geliştirmekte; kaynak sırasında toplanan verileri üretim planlama ve bakım optimizasyonunda değerlendirmektedir. Bu yaklaşım, Endüstri 4.0 çerçevesinde “akıllı tersane” modeline geçişin temelini oluşturmaktadır. Tamir–bakım (SMRC) tersanelerinde ise ürün çeşitliliği ve geometri belirsizliği yüksek olduğundan, klasik sabit hat otomasyonu yerine akıllı robotik sistemler, mobil veya kolaboratif kaynak robotları (hızlı öğrenim, vizyon/laser dikiş takibi, çevrim-içi parametre ayarı) daha uygundur. Bu hücreler, CAD verisi eksik olduğunda dahi sahada tarama-algılama ile çalışabilir, çoklu robot/tek operatör senaryosuna imkân verir ve ark-açık (arc-on) süresini belirgin artıracaklardır.
Türkiye, henüz tam otomasyon düzeyine ulaşmamış olsa da, yerli sistem entegrasyonu, dijital kalite yönetimi ve insan-robot etkileşimi konularında hızlı bir ilerleme kaydetmektedir. Önümüzdeki dönemde, tersanelerde kullanılan yarı otonom robot sistemlerinin tam entegre hatlara dönüşmesi ve yerli robotik kontrol yazılımlarının yaygınlaşması beklenmektedir. Bu gelişmeler, Türkiye’nin gemi inşa sanayisini yalnızca üretim kapasitesi açısından değil, teknolojik olgunluk ve dijitalleşme seviyesi bakımından da rekabetçi bir konuma taşıyacaktır.
Robotik Kaynak Teknolojisinin Sağladığı Avantajlar
Robotik kaynak sistemleri, gemi inşa endüstrisinde verimlilik, kalite, iş güvenliği ve sürdürülebilirlik açısından devrim niteliğinde kazanımlar sağlamaktadır. Manuel kaynak yöntemlerinin sınırlı tekrarlanabilirliği ve yüksek hata olasılığı, robotik sistemlerin benimsenmesiyle büyük ölçüde ortadan kalkmıştır [1]. Otomasyon destekli kaynak hücreleri, insan hatasından kaynaklanan değişkenliği azaltarak her kaynak dikişinde aynı kalite seviyesinin korunmasını sağlar. Araştırmalara göre robotik kaynak teknolojileri üretim hızında ortalama %30-40, kalite tutarlılığında ise %25 oranında iyileşme sağlamaktadır. Bu gelişme, özellikle modüler gemi inşa hattında blok birleştirme süreçlerinin sürekliliğini güvence altına almaktadır [4].
Robotik kaynak teknolojilerinin bir diğer önemli katkısı iş sağlığı ve güvenliği alanındadır. Kaynak işlemi sırasında oluşan ultraviyole ışınlar, duman, sıcak metal sıçraması ve gaz salınımı, manuel kaynakçılar için ciddi riskler taşır. Robotik sistemler, bu riskleri insanın doğrudan çalışma ortamından uzaklaştırarak minimize eder. Aynı zamanda operatörlerin fiziksel yükünü azaltır, ergonomiyi iyileştirir ve uzun süreli meslek hastalıklarının önüne geçer.
Ekonomik açıdan değerlendirildiğinde, robotik kaynak sistemleri ilk yatırım maliyeti yüksek olmakla birlikte uzun vadede önemli maliyet avantajları sağlar. Yüksek iş gücü tasarrufu, hatalı dikiş oranının azalması ve yeniden işleme maliyetlerinin düşmesi toplam üretim maliyetini azaltır. Robotik kaynak uygulamalarında yeniden işlem oranı %40’tan %10’un altına düşerken, toplam enerji tüketiminde de %15 tasarruf elde edilmiştir. Ayrıca robotik sistemlerin enerji yönetimi, sabit ısı girdisi kontrolü sayesinde kaynak sırasında gereksiz enerji kullanımını önler ve karbon ayak izini azaltır [7].
Robotik sistemlerin sağladığı bir diğer kritik avantaj, veri odaklı üretim ve dijital izlenebilirliktir. Her kaynak dikişi, kullanılan parametreler, ısı girdisi, tel türü ve işlem süresiyle birlikte sistem hafızasına kaydedilmektedir. Bu veriler hem kalite denetimi hem de bakım planlaması için büyük önem taşır. Böylece tersaneler, üretim sonrası analiz yaparak süreçlerini sürekli iyileştirebilmekte ve hata kök nedenlerini hızlıca tespit edebilmektedir. Bu yaklaşım, Endüstri 4.0 konseptinde tanımlanan “akıllı üretim” yapısının en önemli bileşenlerinden biridir.
Son olarak, robotik kaynak sistemleri çevresel sürdürülebilirlik açısından da önemli kazanımlar sunmaktadır. Kontrollü ısı girdisi, kaynak dumanı emisyonlarının azalmasını sağlarken, dolgu tel ve enerji tüketimindeki düşüş doğrudan karbon salımlarını azaltmaktadır. WAAM gibi tel-ark tabanlı eklemeli üretim teknolojileri, malzeme israfını minimize ederek çevreci bir üretim modeli ortaya koymaktadır. Bu sayede robotik kaynak teknolojisi, yalnızca endüstriyel verimliliği artırmakla kalmayıp aynı zamanda sürdürülebilir gemi inşa politikalarına da katkıda bulunmaktadır.
Robotik kaynak teknolojisinin sağladığı avantajlar; verimlilik artışı, kalite standardizasyonu, iş güvenliği, ekonomik tasarruf ve çevresel sürdürülebilirlik başlıkları altında toplanabilir. Bu çok yönlü kazanımlar, robotik kaynak sistemlerini modern tersanelerde vazgeçilmez bir üretim standardı haline getirmekte ve sektörün dijital dönüşümünü hızlandırmaktadır.
Karşılaşılan Zorluklar ve Kısıtlar
Robotik kaynak teknolojilerinin gemi inşa sanayisinde sunduğu avantajlara rağmen, bu sistemlerin yaygın ve sürdürülebilir biçimde uygulanmasının önünde çeşitli teknik, ekonomik ve kurumsal engeller bulunmaktadır. En temel zorluklardan biri, yüksek yatırım maliyetidir. Robotik kaynak hatlarının kurulumu, sensör sistemleri, pozisyonerler, kontrol yazılımları ve eğitim altyapısıyla birlikte değerlendirildiğinde ciddi bir sermaye gerektirmektedir. Özellikle küçük ve orta ölçekli tersaneler için bu maliyet, kısa vadede geri dönüşü zor bir yatırım olarak görülmektedir [6].
Bir diğer önemli kısıt, karmaşık geometri ve değişken parça yapısına adaptasyon sorunudur. Gemi gövdesi üretiminde her blok farklı şekil ve toleranslara sahip olduğundan, sabit robotik programların uygulanabilirliği sınırlı kalmaktadır. Sensör tabanlı sistemler bu konuda önemli ilerleme sağlasa da, hâlâ yüksek hassasiyetli yüzey tanıma ve pozisyonlama sorunları yaşanmaktadır. Nitelikli iş gücü eksikliği de robotik kaynak uygulamalarının önündeki bir diğer temel engeldir. Bu sistemlerin tasarımı, programlanması ve bakımı, klasik kaynakçılık becerilerinin ötesinde mekatronik, otomasyon ve yazılım bilgisi gerektirir. Türkiye’de özellikle bu alanda yetişmiş teknisyen ve mühendis sayısı sınırlıdır.
Sonuç ve Değerlendirme
Robotik kaynak teknolojisi, gemi inşa sanayisinde üretim verimliliğini artıran, kaliteyi standardize eden ve dijital dönüşümü hızlandıran stratejik bir teknolojidir. Gemi yapımında binlerce metrelik kaynak hattının yüksek doğrulukla ve izlenebilir şekilde tamamlanması gerekliliği, bu teknolojiyi vazgeçilmez hâle getirmiştir. Japonya ve Güney Kore örnekleri, robotik kaynağın üretim süresini %30–40 azaltırken hata oranlarını belirgin biçimde düşürdüğünü göstermektedir.
Türkiye açısından robotik kaynak, yalnızca üretim kapasitesini artıracak bir araç değil, aynı zamanda rekabet gücünü ve teknolojik bağımsızlığı güçlendirecek bir stratejik unsur niteliğindedir. Son yıllarda tersanelerimizde, yarı otonom MAG/FCAW sistemlerinin devreye alınmasıyla üretim hızında ve kalite tutarlılığında kayda değer artışlar sağlanmıştır. Ancak sürdürülebilir ilerleme için üç temel alana odaklanmak gerekmektedir:
Birincisi, yerli robotik donanım ve yazılım kapasitesinin geliştirilmesi, dışa bağımlılığı azaltacaktır. İkincisi, nitelikli insan kaynağının yetiştirilmesi için mesleki ve yükseköğretim kurumlarında robotik kaynak programlaması ve Endüstri 4.0 eğitimleri yaygınlaştırılmalıdır. Üçüncüsü ise, ulusal düzeyde stratejik planlama ve standartlaşmanın hızlandırılmasıdır; böylece tersaneler arasında teknik uyum ve veri paylaşımı güçlenebilir.
Sonuç olarak, robotik kaynak teknolojileri Türkiye gemi inşa sanayisi için bir tercih değil, geleceğin üretim modeline geçişin zorunlu bileşenidir. Bu dönüşümün başarısı, yalnızca teknolojik yatırımlara değil; aynı zamanda eğitim, Ar-Ge ve ulusal koordinasyonun bütüncül biçimde yürütülmesine bağlıdır.
Kaynakça
[1] A. Zych, “Programming of Welding Robots in Shipbuilding,” Procedia CIRP, vol. 99, pp. 478–483, 2021.
[2] M. Turan, C. Koçal, and B. Ünlügençoğlu, “Welding Technologies in Shipbuilding Industry,” Turkish Online Journal of Science & Technology (TOJSAT), vol. 1, no. 3, pp. 45–52, 2011.
[3] D. Curiel, F. Veiga, A. Suárez, and P. Villanueva, “Advances in Robotic Welding for Metallic Materials: Application of Inspection, Modeling, Monitoring and Automation Techniques,” Metals, vol. 13, no. 4, pp. 711–733, 2023.
[4] S. I. Wahidi, S. Oterkus, and E. Oterkus, “Robotic Welding Techniques in Marine Structures and Production Processes: A Systematic Literature Review,” Marine Structures, vol. 95, 2024.
[5] Kobe Steel Ltd., “Robotic Welding System for Shipbuilding,” KOBELCO Technical Review, 2018.
[6] A. Anand and A. Khajuria, “Welding Processes in Marine Applications: A Review,” Int. J. Mech. Eng. & Rob. Res., vol. 2, no. 1, 2013.
[7] E. Çırtlık and M. Savaş, “Kaynak Uygulamaları Sonucunda Gemi Saclarında Meydana Gelen Deformasyonlar,” Gemi İnşa Dergisi, vol. 15, no. 2, pp. 45–53, 2019.
Uğur UYAR
Denizcilik Uzman Yardımcısı
Tersaneler ve Kıyı Yapıları Genel Müdürlüğü, Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı