Ağaç Malzemelerin Tahribatsız Değerlendirmesi için Akustik Tabanlı Ölçüm Sistemi Tasarımı


Gelir A. (Yürütücü), AS N., DÜNDAR T., Tunga B.

TÜBİTAK Projesi, 2021 - 2023

  • Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
  • Başlama Tarihi: Ekim 2021
  • Bitiş Tarihi: Nisan 2023

Proje Özeti

Ağaçlarda meydana gelen çürükler ağacın içinden başlar ve ağacın içerisinde ciddi boşluklar üretirler. Bu çürükler dışarıdan bakıldıklarında fark edilmezler ve ağacın içerisindeki bu boşluklar zaman içerisinde ciddi boyutlara ulaşabilirler. Çürüklerden dolayı oluşan bu boşluklar ağacın sert bir rüzgarda yıkılmasına neden olabilir. Bu durum o bölgede yaşayan veya o bölgede bulunan insanlar ve diğer canlılar için ciddi tehlikeler arz eder (Mattheck and Breloer, 1994). Brookes raporunda,1960 ile 2007 arasında İngiltere’de öğrenciler için düzenlenen dış mekan eğitim aktivitelerinde 128 ölüm ile sonuçlanan kaza olduğu ve bu kazaların yaklaşık %11’i çürüme sonucu zayıflayan ve bu yüzden yıkılan ağaçlar olduğunu belirtmiştir (Brookes, 2007). Bununla birlikte ağaçlarda çürümeye sebep olan mantarlar ciddi anlamda atmosfere karbondioksit formunda karbon salınımına neden olurlar ve bu açıdan ağaçta meydana gelen çürükler çevreye zarar verirler (Botanical Society of America, 2017). Bu nedenlerden dolayı ağaçların, özellikle belli bir yaşın üzerindeki, düzenli olarak kontrol edilmeleri oldukça önemlidir. Bu kontroller sonrası, içteki çürüme miktarı belli bir seviyeye gelen ağaçların kesilerek kazaya sebep vermeleri engellenebilecek ve olası bir can kaybı veya yaralanması önlenebilecektir. Yine bu ağaçların çevreye karbondioksit yayarak çevreye verecekleri zararlar da önemli miktarda azaltılabilececktir.

Ekonomik kazanım
Çürümeye başlayan ağaçların ekonomik açıdan da ülke ekonomisine zararları bulunmaktadır. Özellikle zamanında fark edilmeyen çürükler ağaç içinde büyük boşluklar oluşturduğunda bu ağaçların bir ağaç ürünü olarak (özellikle kereste olarak) değerlendirilmesi mümkün olmamaktadır (Tainter and Baker, 1996; Wiedenbeck et al 2004). Veya öngörülen ekonomik gelirlerin ciddi anlamda gerilemesine sebep olarak planlanan ekonomik faaliyetlerin zarar etmesine sebep olmaktadır. Çürümelerin erken tespiti hem insan sağlığı hem de ülke ekonomisi açısından oldukça önemli faydalara sebep verecektir. Özellikle ağaç endüstrisi açısından orman ürün potansiyelinin doğru tespit edilebilmesine ve böylece kaynakların verimli kullanılmasına neden olacaktır (Wang, Wiedenbeck & Liang, 2009). Proje, bu açıdan değerlendirildiğinde ülkemizin ağaç ve ağaç ürünleri politikalarının daha verimli yapılması mümkün olacaktır. Çürümeye başlayan ağaçların çürümenin başlangıcında tespit edilmesi ile bu ağaçların ürüne dönüştürülmesi ve ekonomiye kazandırılması mümkün olacaktır. Bu durum ağaç endüstrisi açısından önemli bir ekonomik kazanım sağlayacktır.

Yerli bir tahribatsız değerlendirme sistemi prototipinin gerçekleştirilmesi
Ağaçların düzenli kontrol edilmesi ve bu kontrollerin ağaca zarar vermeden yapılması son derece önemlidir. Tahribatsız kontrol yöntemi bu yöntemler içerisinde en önemli olanıdır ve ağaca zarar vermeden ağacın durumu hakkında bilgi verir (Nicolotti, 2003; Gilbert and Smiley, 2004). Tahribatsız değerlendirme, malzemelerin niteliklerini ve kullanım kabiliyetini değiştirmeden fiziksel ve mekanik özelliklerinin tayin edilmesi ve sonrasında bu özeliklere göre uygun bir şekilde kullanımlarına karar verilmesi bilimi olarak tanımlanmaktadır (Ross ve Pelerin, 2002). Tahribatsız değerlendirme ile ahşabın kusurları belirlenebilmekte, kalite özellikleri ortaya konabilmekte ve bazı matematik modellemelerle direnç özellikleri bulunabilmektedir. Bu nedenle ahşap için tahribatsız testler her geçen gün önem kazanmakta ve kullanımı artmaktadır.

Üniversiteler, Belediyelerin Park-Bahçe Müdürlükleri, Serbest Orman ve Orman Endüstri Mühendislik Büroları, Bazı Kamu Kurumları (Orman Genel Müdürlüğü, Yapı Koruma ve Restorasyon Birimleri), Mimarlık Büroları ve İnşaat mühendisliği Birimleri gibi kurumlar ahşap ile ilgili çalışmalarında bu tahribatsız ölçüm cihazlarına gittikçe artan oranda ihtiyaç duymaktadırlar.

Türkiye’de ahşabın tahribatsız değerlendirmesinde kullanılan cihaz, ekipman ve yazılımlar yurt dışı menşeilidir. Farklı ülkelerden bu yazılım ve ekipmanlar yüksek ücretlerle ithal edilmekte ve araştırma ya da uygulama amaçlı olarak kullanılmaktadır. Ülkemizde diğer malzemelerde (beton, çelik) çokça kullanılan tahribatsız (hasarsız) ölçüm araçları, ahşap için 2000’li yıllarda uygulanmaya başlamıştır. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Orman Endüstri Mühendisliği Bölümünde TUBİTAK proje desteği ile temin edilen tahribatsız test cihazları ile araştırmalara başlangıç yapılmış ve sonradan diğer kurum ve kişilere yayılmıştır.

Bu cihazların en önemli bileşenleri sensör ve yazılımlardır. Bu proje ile akustik sensör tasarımı ve yazılım dahil sistem tasarımı yapılacaktır. Bu sistemlerin yurtdışından temin edilme maliyetleri 12000-15000 Euro arasındadır. Sensörleri ise 700-1000 Euro arasındadır. Ağaçların düzenli muayene edilmesi ihtiyacı durumunda bu sistemlerden çok sayıda kullanmaya ihtiyaç olacağı için ciddi bir maliyet ortaya çıkacaktır. Yaptığımız maliyet hesaplarına göre sensörlerin maksimum 200 Euro, tüm sistemin ise 5000 Euro civarında bir maliyetle tasarlanıp üretilebileceği öngörülmektedir. Bu durum, yurtiçinde bu sistemlerin kullanımı için gerekli olacak maliyetlerin ciddi olarak azalmasına neden olacak ve ekonomik bir kazanım sağlayacaktır.

Bu projede önerilen sistemin prototipi yapılacak ve pilot testleri gerçekleştirilecektir. Sistemin patent başvuruları yapıldıktan sonra devam eden süreçte, bu alanda çalışan firmalarla işbirliğine gidilecek ve gerekli görüldüğü durumda TEYDEB programına başvurularak sistemin ticarileşmesi için girşimlerde bulunulacaktır.