Küresel düzeydeki acil sorunlar karşısında dünyanın çözümlere ihtiyacı var. İklimin korunmasından, enerjiye, sağlıktan beslenmeye ve motorize hereketliliğe önemli konulardan oluşan uzun bir listesi duruyor karşımızda. Yenilikçi çözümler söz konusu olduğunda Almanya’nın mühendislik yetenekleri dünya çapında saygın bir yere sahip. Çevre teknolojilerinde, biyo teknolojide ve tıpta Almanya dünyanın en ileri araştırmalarının yapıldığı yerler arasında. Almanya’da dünya çapında önemli yere sahip çok sayıdaki saygın araştırma kurumlarının yanı sıra özel sektörde de çok sayıda yaratıcı Alman bilim insanı yenilikçi ve birinci sınıf teknolojiler geliştiriyorlar. Avrupa Patent Dairesi’nde kabul edilen 12.500 patentle Alman firmaları yenilikçilikteki güçlerini ortaya koyuyorlar. Almanya’da, kamuya ait ve özel araştırma laboratuarlarında yaklaşık toplam 299.000 bilim insanı çalışıyor. Araştırma yoğunluklu sanayilerin oranı yüzde 15’i buluyor, bu da toplam üretimde ciddi bir yere işaret ediyor. Bu açıdan Almanya Japonya ve ABD’nin de önünde yer alıyor.
Yeni geliştirilen teknolojiler küresel düzeydeki ciddi sorunlara karşı çözümün de anahtarı. Bu nedenle Alman Hükümeti’nin yüksek teknolojiye yönelik stratejisi, önemli yenilikçi çözümler için siyasal ve toplumsal altyapı sağlıyor. Hükümet’in stratejisi halihazırda firmaların, üniversitelerin ve araştırma kuruluşlarının üzerinde yoğun biçimde çalıştığı gelecek projelerini tanımlıyor; bunlar arasında verimli enerji tedarikinden her hastanın bünyesine göre uygulanan kişiye uyumlu tıbba, kişinin tercihlerine uygun bir yaşama olanak veren teknolojilerden Almanya yollarında 2020 yılına kadar bir milyon elektro otomobilin dolaşması hedefine kadar çok farklı çözümler yer alıyor. Aşağıdaki sayfalarda, Almanya’nın yenilikçi ülke olarak dünyadaki yerini kanıtlayan çok sayıdaki alan içinden altısını tanıtan bilgiler bulacaksınız: Motorize ulaşım ve trafik teknolojisi, tıp teknolojisi, makine sanayisi, çevre teknolojileri, nano teknoloji ve biyonik. Bu alanlardaki yeni gelişmeler, önümüzdeki yıllarda yaşamımızı ciddi ölçüde değiştirme potansiyelini içeriyor.///
Çevre teknolojisi
KONUMUZ SU VE ENERJİ
Enerji ve su. İkisi de gelecekte daha değerli hale gelecek iki kaynak. Başarılı çevre teknolojilerinin, aynı anda üç unsuru göz önünde tutması gerekiyor: kısıtlı hammaddeler, iklim değişikliği ve dünya çapındaki nüfus artışı. Küresel sorunlarla baş etmede şimdiden yararını görmeye başladığımız çözümler arasında, rüzgardan, güneşten ve biyo kütleden elde edilen enerji, sürdürülebilirliği sağlayan su teknolojisi ve tam otomatik geri dönüşüm tesisleri sayılabilir. Almanya doğa dostu teknolojilerde dünya piyasalarına öncülük ediyor ve bu alanda yüzde 16’lık payıyla ihracatta dünya lideri.
Enerjide yeni dönemle birlikte, güneş, rüzgar ve biyo kütle gibi yenilenebilir kaynaklardan elde edilen enerjiler alanında Almanya örnek ülke haline geliyor. Örneğin Kuzey Avrupa’nın kıyılarında gelecek yıl yükselecek rüzgar parkı çok sayıda atom santralinin üretebileceği enerjiye denk kapasiteye sahip olacak. Alman firmaları tesisin altyapı elemanlarının tedarikçisi. Yeniden yetişebilen hammaddeler de, yenilenebilir elektrik üretimi için kaynak oluşturuyorlar. Ya da araştırma kuruluşu Fraunhofer’in elemanlarının geliştirdiği özel yapıdaki güneş pilleri, güneş enerjisini yüksek verimlilikte kullanıyorlar. Öte yandan rüzgar ve güneş her zaman aynı ölçüde el altında olmuyor. Bu soruna çözüm açısından, yenilenebilir enerjilerin akıllı elektrik dağıtım şebekeleriyle (“smart grids” diye adlandırılan sistem) entegre olması gerekiyor. Bu konuda da Alman enerji tedarikçisi firmaların yanısıra Infineon gibi çip üreticileri de çözümler sunuyor.
Konvensiyonel enerji santrallerin doğa ve iklim üzerindeki olumsuz etkileri yeni teknolojiler sayesinde azaltılıyor: Örneğin teknoloji firması Linde’nin RWE ve BASF frmalarıyla birlikte geliştirdiği CO2 ayrıştırma işlemi sayesinde kömür yakıtlı termik santrallerin gaz salımları azaltılıyor. Burada kazanılan CO2 de örneğin plastik üretiminde değerlendirilebiliyor; Bayer firmasının da katılımıyla geliştirlen “Dream Production” bu tür bir çözüm. Ingolstadt kenti yakınlarındaki Irsching’te 2011 yılında fosil yakıt kullanan en verimli termik santral işletmeye alınacak. Siemens’in kurduğu gaz ve buhar santrali yüzde 60’ın üstünde bir verimlilikle çalışacak.
Alman firmaları, sürdürülebilir su kullanımı alanındaki teknolojilerde de yüzde 19’luk payla dünyada önde geliyor. Özellikle de gelişmekte olan ülkelerde ve ekonomisi yükselen ülkelerde atık su ve su işleme teknolojilerine büyük ihtiyaç var, zira su kaynaklarının azlığı ve mega kentlerin su ihtiyacının karşılanması gibi sorunlar, içme suyun kazanımında ve dağıtımında, Siemens’in geliştirdiğine benzer yenilikçi teknolojileri gerekli kılıyor. Almanya dönüşüm alanında da önde geliyor: Yüksek derecede otomatikleşmiş yapıdaki yeniden kazanım tesisleri kaynakların korunmasına ve atıkları hammadde olarak değerlendirmeye katkıda bulunuyor.///
Makine sanayisi
KAYNAK TASARRUFLU ÜRETİM
Makine sanayisi Alman ekonomisinde anahtar bir rol oynuyor. A’dan Z’ye tüm sanayi alanlarına yönelik olarak Alman firmaları dünyada tercih edilen kuruluşlar ve tarımdan makine dişlilerine uzanan bir yelpazede yatırım malları sağlıyorlar. Alman makine sanayisinde yaklaşık 920.000 kişi çalışıyor ve sektör, 2010 yılında cirosunun yüzde 75’e varan kısmını yurt dışından elde etti. Çok sayıda orta ölçekli firmanın yanısıra borsada işlem gören ThyssenKrupp, Gildemeister veya Gea gibi şirketlerin de dahil olduğu sektörde, özellikle de üretimde kaynak kullanımındaki verimlilik, birçok makine üreticisinin müşterilere sunduğu bir avantaj.
Verimli makineler ve tesisler çevrenin korunmasında ve enerji tasarrufunda önemli bir etken, zira büyümeyi daha fazla enerji tüketimine sebep olmadan sağlayabiliyorlar. Bunun için de mekanik ve elektronik unsurlar arasında karşılıklı bir uyuma ihtiyaç var (bunun için kullanılan terim mekatronik). Çelik üretiminde olsun, besin maddelerinin işlenmesinde olsun teknolojinin önemi giderek artıyor. Üretimin otomasyonu ve robot teknolojisi de üretimdeki verimliliği artırıyor: Sözgelimi günümüzde otomotiv veya kimya sanayisinde üretim ve işleme teknolojisinde akıllı yüksek teknolojiyle çalışan görüntü tanıma sistemleri kullanılıyor. Bilgisayar simulasyonlarından yararlanan mühendisler; motorların, şanszımanların ve türbin pervanalerinin üretim süreçlerini optimalleştiriyorlar. Otomobil parçalarında kullanılmak üzere, karbon lifli yeni tip malzemelerin seri üretiminde, sözgelimi Alman karbon firması SGL Carbon’un geliştirdiği türden yeni üretim süreçlerine ihtiyaç var. Elektrikli otomobillerin üretimi için gerekli olan elektromotorlar ve akülerde de Alman mühendisler verimlilikle çalışan üretim tesisleri geliştiriyorlar.
Enerji depolama aygıtlarına ve asal metallere duyulan ihtiyaç da makine mühendislerinin geliştirdiği çözümlerde karşılığını buluyor: Sözgelimi deniz tabanındaki gaz yataklarını keşfetmek üzere yeni tip gaz sondaj gemilerini geliştiriliyor. Veya akıllı nakliye sistemleri ve sensörlerle kumanda edilen madencilik makineleri yerin altında maden ocaklarındaki verimliliği artırıyor. Traktörler ve hasat makineleri de giderek daha akıllı hale geliyor: Sensör donanımları ve GPS’li navigasyon sistemleri sayesinde santimetrelik hassasiyetle kumanda edilebilyorlar ve gereken noktalara gübreleme yapabiliyorlar, hem de sürücü koltuğunda oturan biri olmadan. Yüksek teknolojili biçer-döverler saatte 70 tona varan miktarda tahıl hasat edebiliyorlar. Bu olanaklar sayesinde yeni teknolojiler dünyadaki besin ihtiyacını karşılamaya da katkıda bulunuyor.///
Motorize ulaşım ve trafik teknolojisi
DAHA HAFİF, DAHA VERİMLİ VE ELEKTRİKLİ
İster otomobille, ister trenle isterse uçakla olsun, motorize hareket özgürlük demek. Ama iklim değişikliği, mega kentlerdeki trafik yönetimi ve artan güvenlik ve konfor talepleri önümüzdeki yıllarda otomotiv ve trafik teknolojisinde köklü değişikliklere yol açacak.
Otomobilde elektrikli motorlar zaman içinde benzinli ve dizelli motorların yerini alacaktır. Günümüzde tüm Alman otomotiv üretim firmaları hibrid veya akülü araçlar üretiyorlar. Ayrıca Mercedes firması, yakıt hücresi teknolojisini geliştirmeye devam ediyor ve 2014 yılında hidrojenli otomobillerin seri üretimine geçmiş olacak. Ama benzin ve dizel motorlar da, daha uzun süre önemli bir rol oynayacaklar. Bu nedenle bu tip motorlarda da verimliliğin artırılması önemli bir konu. Alman otomobil üretici firmaları yakıt tüketiminde özellikle tasarruflu dizel teknolojisiyle ünlü. Motorların küçültülmesi çalışmalarıyla da, daha küçük silindir hacmiyle daha büyük preformans elde edilebiliyor. Ayrıca yeni geliştirilen bileşik materyaller, yakıt tüketimini azaltmaya ek katkı sağlıyor: BMW i3 modeliyle, büyük oranda çelik yerine hafif karbondan yapılmış olan ilk elektro otomobilin seri üretimini gerçekleştirecek.
Otomobilde kullanılan çip teknolojisi bugün artık her yerde uygulama alanı buluyor: Elektronik park yardımından motor kumandasına kadar. Otomotivde yarı iletken üreticileri arasında Alman firması Infineon dünyanın en büyük ikinci firması. Sensörler ve çipler sayesinde sürücüyü asiste eden sistemler güvenliği ve konforu artırıyor: Test otomobilleri otoyolda kendi başına hareket edebildiğini gösterdi. Sistemler acil durumda aracı tamamen otomatik olarak frenlemeyi, arıza şeridine girmeyi, park etmeyi ve acil durum çağrısı yapmayı bile başarıyor.
Demiryolu ulaşımında da daha verimli tahrik sistemleri gaz salımlarını azaltmayı amaçlıyor. Otomobilde olduğu gibi dizelli lokomotiflerde de hibrid teknolojisi ve fren gücünün geri kazanılması gibi uygulamalar tüketimi azaltıyor. Gelişmiş teknolojili yüksek hızlı trenler sayesinde uzun mesafeler ileri de daha doğa dostu ulaşıma olanak verecek. Metropol bölgeleri arasındaki tren bağlantıları ve mücavir alan ulaşımında demiryolundan yararlanılması, nüfus yoğun bölgelerde araç trafiğinin yükünü azaltıyor. Hava ulaşımında da, daha hafif ama son derece dayanıklı malzemeler ve tasarruflu motorlar çevreye zararı azaltıyor ve maliyetleri düşürüyor. Deniz yosunlarından ve bitki yağından elde edilen biyo kerosin, gelecekte fosil yakıtların yerini alabilir. Alman sanayi firmalarının da katılımıyla üretilen, sadece güneş enerjisiyle hareket eden (gece ve gündüz) ilk uçak “Solar Impuls” pistten kalkışını yapmış durumda.///
Görsel: Geleceğin habercisi Airbus’un pilot kabini.
Tıp teknolojisi
AMELİYATTA YENİLİKÇİ ÇÖZÜMLER
Ameliyathanede mikro hassasiyetteki yüksek tıp teknolojisi, moleküler görüntüleme teknikleri, akıllı protezler ve yapay kalp odacıkları: Tıp teknolojisinde yenilikler sürekli gelişip hassaslaşırken Almanya’daki tıp piyasası da giderek daha büyük boyutlara ulaşıyor. Almanya bu alanda Avrupa’nın en büyük, dünyanın üçüncü büyük pazarı. Sektörde gidişat iyi durumda ve uluslararası alanda rekabet gücü yüksek, ihracat payı yüzde 60 düzeyinde. Gelişmiş tıp yöntemlerine ve ürünlerine talep özellikle de Asya ve Latin Amerika’daki ekonomisi yükselen ülkelerde artıyor.
Önemli ölçüde KOBİ’lerin hakim olduğu tıp teknolojisi sektörü büyük bir ürün çeşitliliği sunuyor ve tıpçılarla ve kliniklerle yakın işbirliği sayesinde hekimlerin ve hastaların ihtiyaçlarına bire bir uyumlu çalışmalar gerçekleştirlebiliyor. Ürünler tam otomatik ameliyat masalarından cerrahi ileri teknoloji aygıtlarına, solunum ve anestezi teknolojisinden bilgisayar yazılımlarına kadar uzanıyor. Örneğin 3D sonografi görüntüleriyle gerçek zamanlı olarak bir hastanın kalbinin içini görüntülenebiliyor veya hastalar, mikro hassasiyetteki ileri teknoloji tıp aygıtlarıyla hızlı, ağrısız ve güvenli biçimde ameliyat edilebiliyorlar. Yenilikçi navigasyon aygıtları KBB hekimlerinin veya ağız-çene veya beyin cerrahlarının ve daha başka uzmanlık alanlarından tıpçıların işlerini kolaylaştırıyor. Bu sistemler tüm önemli bilgileri aynı ekranda biraraya getiriyor ve örneğin cerrahın ameliyat sırasında yanlış bir neşter darbesi vurmasını önleyebiliyorlar. Akıllı koklear implantları sağırlık hastalarına yararlı oluyor ve belirli sinir hücrelerinin uyarılmasına dayanan yöntem, parkinson hastalarının tedavisinde yeni olanakların giderek kabul görmesini sağlıyor.
Bilgi teknolojileri ve iletişim sistemleri sadece kliniklerde kullanılacak şeyler değil, hasta danışmanlık hizmetlerinde de karşılığını buluyor: Örneğin diyabet hastalarının şeker verileri smart phone veya iPad üzerinden ev doktoruna iletilebiliyor. Başka pratik yazılımlar görme ve işitme testlerinden, benlerin kontrolüne kadar geniş bir alanda kullanılabiliyorlar. Farklı yaştakilerin ihtiyaçlarına göre ayarlanabilen asistan sistemleri sayesinde yaşlılar daha uzun süre bağımsız, sağlıklı ve daha güvenli ve hareketli yaşama şansına kavuşuyorlar. Yenilikçi ürünlerin iyice kısalan yenilenme evreleri tıp ürünleri sektöründeki ekonomik büyümeyi de destekliyor: Alman üretici firmaları, cirolarının yaklaşık üçte birini üç yıldan daha eski olmayan ürünlerden elde ediyorlar. Üstelik tıp teknolojisinde devrim henüz yeni başladı. Doku fabrikasından gelen insan derisi, yapay malzemeden üretilen damarlar ve kendi kendine büyüyebilen kalp kapakçıkları uzak bir geleceğin vizyonu değil artık.///
Nano teknoloji
GELİŞMENİN GÖRÜNMEZ KÜÇÜKLÜKTEKİ ÖNCÜLERİ
Boyutlar albildiğine küçük, gelişme potansiyeliyse alabildiğine büyük: Nano teknolojideki yapıların boyutları milyonda birler düzeyinde. Oysa bu boyutlar içinde malzemelerin ergime veya erime noktaları gibi özellikleri ciddi ölçüde değişiyor. Alman mühendisler ve araştımacılar, bu tür bilgileri birçok sektörde gelişmenin dinamosu olarak kullanıyorlar: optikten elektroniğe ve inşaat sektörüne, tıptan eczacılığa, kimyaya ve tekstile, makine sanayisinden biyo teknolojiiye, güvenlik ve çevre teknolojisine. Almanya bu genç teknoloji alanında ABD ve Japonya’nın ardından dünyada üçüncü konumda. Yaklaşık 950 Alman firması (aralarında hızla yükselen çok sayıda KOBİ de olmak üzere) nano ürünlerin çeşitli segmentlerinde faaliyet gösteriyor.
Nano teknolojiden yararlanılan yerlerden biri inşaat uygulamaları: Bina cepheerindeki camlarda kullanılan nano materyaller, güneş ışığından daha fazla yararlanılmasını sağlayabiliyorlar. Aachen Üniversitesi’nin (RWTH) araştırmacılarının da üzerinde çalıştığı bir konu, tıpta yeni moleküler görüntüleme olanakları sunan nano parçaçıklar; bunlar sayesinde örneğin Alzheimer hastalığında teşhis koyarken hastaya özel gözlemde bulunulabiliyor ve hastanın bünyesine bire bir uyan tedavi uygulamaları gerçekleştirilebiliyor. Nano parçacıklarla kanser tedavisinde, Heidelberg’te bulunan Alman Kanser Araştırmaları Merkezi’nin (DKFZ) işbirliğiyle yürütülen klinik incelemelerde ilk başarılar saptandı. Kateter gibi yardımcı tıbbi araçlar da nano kaplamalar sayesinde daha hijyenik hale getirilebildi.
Bitkilerin zararlılardan korunmasında da nano kapsüller içine yerleştirilmiş etken maddeler çevreye üzerindeki olumsuz etkiyi azaltıyor, zira maddeler doğrudan etki edecekleri noktaya ulaştırılabiliyor. Nano teknolojinin uygulandığı bir diğer alan da elektrikli ulaşım araçları: Elektro araçlarda kullanılan akülerin ömrünü ve depolama kapasitesini artırmak üzere nano malzemeler üzerinde çalışanlar arasında Karlsruhe’deki Teknoloji Enstitüsü (KIT) elemanları da var. Ya da nanometrik parçacıklar, incecik elektronik devrelerin yüzeye yerleştirilmesiniyle ekranların daha da incelmesine olanak veriyor. Nano malzemeler, ürün taklitlerine karşı da koruyucu işlev görüyor: Örneğin ilaçların veya otomobil ve uçak parçalarının taklidini önlemek için, nano teknolojik ve nano biyoteknolojik malzemelerden yapılmış markasyon sistemleri kullanılıyor.
Nano materyallerin güvenilirliği konusu da, Almanya’da yoğun çalışmalarla aydınlatılmaya çalışılıyor: İnsan ve çevre üzerindeki etkiler araştırılıyor ve potansiyel riskler taşıyıp taşımadıkları inceleniyor. Örneğin Alman Hükümeti bu çerçevede “Nano Teknoloji 2015” başlığıyla bir eylem planını devreye soktu, amaç da insana ve çevreye zarar vermeden nano teknolojinin kullanılmasını sağlamak.///
Biyonik
DOĞADAN TEKNOLOJİ DERSİ ALMAK
Doğa devasa bir deney laboratuarı: Evrimin yüz milyonlarca yıllık süresi içinde organizmaların yaşamını mümkün kılan sayısız çözümler bulmuş. Bu gelişme performası, birçok alanda bilim insanlarına ilham veriyor. Biyolojiyle tekniği birleştiren dalın adı biyonik. Biyonik alan uygulamalarında da Alman mühendisler önde geliyor.
Bunun bir örneği, geko kertenkelesinin ayaklarını taklit eden tırmanıcı robotların cam yüzeylerde yukarıya çıkabilmeleri. Ya da kızıl ötesi ışığı algılayabilen böcekler, yangını haber veren kızıl ötesi sensörlere örnek oluşturuyor. Ya da köpekbalığı sırtı, Alman Havacılık ve Uzay Merkezi’nin (DLR) araştırmacılarına, riblet tipi yüzeyler geliştirme fikrini verdi: Bu yüzeylerin sürtünme direncinin azlığı, havadaki uçaklarda ve sudaki gemilerinde hareketi kolaylaştırıyor. Festo firmasının Fraunhofer Enstitüsü’nün araştırmacılarıyla birlikte geliştirdiği robot koluysa, fil hortumunu model aldı. Buradaki özellik, fil hortumuna benzeyen robot kolunun ucunda kavrayıcı parmaklar sayesinde kırılgan nesneler bile sorunsuzca yakalanabiliyor olması.
Ilmenau Teknik Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, yatalak hastalar için, insan tenine duyarlı bir yatak örtüsü geliştirdiler. Bu malzeme, sensörleri sayesinde hastanın derisindeki kan hareketini algılıyor. Yara oluşması tehlikesi ortaya çıktığında örtü kendiliğinden işlem başlatarak derideki kan dolaşımını uyarıyor.///
Görsel: Festo’nun geliştirdiği biyonik denizanası “Air Jelly”.
