Türkiye, dünya seramik üretiminde ilk 10 ülke arasında yer almakta ve sektör özellikle Kütahya, Eskişehir ve Bilecik üçgeninde yoğunlaşmaktadır. Küresel rekabet baskısı, artan enerji maliyetleri ve kalite beklentileri, seramik üreticilerini otomasyon yatırımlarına yönlendirmektedir. Hammadde hazırlamadan fırın kontrolüne, presleme otomasyonundan sırlama ve sıralama sistemlerine kadar üretimin her aşamasında otomasyon, verimlilik ve kalite artışının anahtarıdır.

Bu yazıda seramik sektörüne özel otomasyon çözümlerini, fırın sıcaklık profilleme ve PID kontrolünü, pres otomasyonunu, sırlama uygulamalarını, görüntü işleme tabanlı sıralama sistemlerini ve enerji optimizasyonunu detaylı şekilde inceliyoruz. Eskişehir bölgesindeki otomasyon çözümlerimiz hakkında genel bilgi için Eskişehir Otomasyon Çözümleri sayfamızı ziyaret edebilirsiniz.

Türkiye Seramik Sektörüne Genel Bakış

Türkiye’nin yıllık seramik karo üretim kapasitesi 400 milyon metrekareyi aşmaktadır. Kütahya’da Kütahya Seramik, Eczacıbaşı (VitrA), Bien Seramik; Bilecik’te Edilseramik, Yurtbay Seramik; Eskişehir’de ise çeşitli orta ölçekli üreticiler faaliyet göstermektedir. Bu coğrafi kümelenme, bölgedeki otomasyon firmalarına büyük bir sorumluluk ve fırsat sunmaktadır.

Seramik üretim süreci temel olarak şu aşamalardan oluşur:

1. Hammadde hazırlama: Kil, feldspat, kuvars gibi hammaddelerin öğütülmesi ve karıştırılması
2. Şekillendirme (Presleme): Tozun yüksek basınçla kalıpta sıkıştırılması
3. Kurutma: Preslenen ürünün nem oranının düşürülmesi
4. Sırlama ve dekorasyon: Yüzey kaplaması ve desen uygulaması
5. Pişirme (Fırınlama): Yüksek sıcaklıkta sinterleme
6. Sıralama ve paketleme: Kalite kontrolü ve sınıflandırma

Bu aşamaların her birinde otomasyon, üretim kalitesini ve verimliliğini doğrudan etkiler.

Fırın Kontrolü ve Sıcaklık Profilleme

Seramik üretiminde en kritik proses aşaması fırınlamadır. Tünel fırınlar veya roller fırınlarda ürünler, belirli bir sıcaklık profili boyunca ilerleyerek pişirilir. Tipik bir seramik karo fırınında sıcaklık 1.100–1.250°C aralığına ulaşır ve toplam pişirme süresi 40–70 dakika arasında değişir.

PID Sıcaklık Kontrolü

Fırın sıcaklık kontrolünde PID (Proportional-Integral-Derivative) algoritması temel kontrol yöntemidir. Her fırın bölgesi için ayrı PID döngüsü çalıştırılır ve sıcaklık, set değerine hassas şekilde yakınsatılır.

Fırın kontrol sisteminin bileşenleri:

• Termokupl sensörler: K tipi (1.200°C’ye kadar) veya S tipi (1.600°C’ye kadar) termokupllar, fırın içi sıcaklığı ölçer
• PLC kontrol ünitesi: Siemens S7-1500, Mitsubishi iQ-R veya Allen-Bradley ControlLogix gibi yüksek performanslı PLC’ler, çok sayıda PID döngüsünü eş zamanlı çalıştırır
• Orantılı brülör kontrolü: Doğalgaz brülörlerinin kapasitesi, PID çıkışına göre modüle edilir
• Hava/yakıt oranı kontrolü: Yanma verimliliğini optimize etmek için hava ve yakıt debisi orantılı olarak kontrol edilir
• SCADA izleme: Tüm bölge sıcaklıkları, brülör durumları ve enerji tüketimi gerçek zamanlı olarak izlenir ve kaydedilir

Sıcaklık Profili Optimizasyonu

Fırın sıcaklık profili, ürün kalitesini doğrudan belirler. Profil; ön ısıtma, pişirme ve soğutma bölgelerinden oluşur. Her bölgenin sıcaklık artış/azalış hızı (rampa) ve bekleme süreleri (soak) hassas şekilde ayarlanmalıdır.

• Ön ısıtma bölgesi: Çok hızlı ısıtma, ürünün çatlamasına neden olur. Rampa hızı tipik olarak 20–50°C/dakika ile sınırlandırılır.
• Pişirme bölgesi: Maksimum sıcaklıkta yeterli süre tutularak sinterleme tamamlanır. Sıcaklık homojenliği ±5°C içinde tutulmalıdır.
• Soğutma bölgesi: Hızlı soğutma (quench) ve yavaş soğutma aşamaları, ürünün mekanik özelliklerini ve boyutsal stabilitesini belirler.

Gelişmiş kontrol sistemlerinde, fırın giriş ve çıkışındaki ürün kalite verileri (boyut, renk, eğilme) geri besleme olarak kullanılarak sıcaklık profili otomatik olarak optimize edilir.

Pres Otomasyonu

Seramik karo üretiminde hidrolik presler, 200–500 bar basınçla tozu kalıpta sıkıştırarak ham karo oluşturur. Modern pres otomasyonu şu bileşenleri içerir:

Presleme Parametreleri Kontrolü

• Presleme basıncı: Ürün yoğunluğunu ve mukavemetini belirler. Servo-hidrolik valflerle hassas basınç kontrolü sağlanır.
• Presleme hızı ve profili: Çok aşamalı presleme (ön presleme + hava tahliyesi + ana presleme) ile homojen yoğunluk elde edilir.
• Dolum derinliği: Kalıba doldurulan toz miktarı, ürün kalınlığını belirler. Lazer sensörlerle dolum derinliği ölçülür ve otomatik ayarlanır.
• Kalıp sıcaklığı: Kalıp sıcaklığı izlenerek yapışma ve kalite sorunları önlenir.

Pres Otomasyon Sistemi

PLC tabanlı pres kontrol sistemi, her presleme çevriminde onlarca parametreyi izler ve kontrol eder. Çevrim süresi tipik olarak 3–8 saniye arasındadır ve saatte 1.000–2.500 adet karo üretilir. Servo-hidrolik sistemler, geleneksel orantılı valflere kıyasla %20–30 enerji tasarrufu sağlar. Enerji verimliliği konusunda detaylı bilgi için Enerji Verimliliği ve Sürücüler yazımızı inceleyebilirsiniz.

Sırlama ve Dekorasyon Otomasyonu

Geleneksel Sırlama

Çan sırlama, şelale sırlama ve disk sırlama yöntemlerinde sır kalınlığı, viskozite ve uygulama hızı otomatik olarak kontrol edilir. Debimetre ve viskozimetre geri beslemesiyle sır kalitesi sabit tutulur.

Dijital Baskı (Inkjet Dekorasyon)

Son 15 yılda seramik sektöründe devrim yaratan dijital inkjet baskı teknolojisi, sınırsız desen çeşitliliği ve hızlı desen değişimi imkânı sunar. Dijital baskı sistemi; baskı kafaları, mürekkep besleme ünitesi, hat hızı senkronizasyonu ve görüntü işleme tabanlı kalite kontrolden oluşur.

• Baskı çözünürlüğü: 360–720 DPI aralığında, fotoğraf kalitesinde baskı
• Renk kanalları: 4–8 renk kanalı ile geniş renk gamı
• Hat hızı senkronizasyonu: Encoder geri beslemesiyle baskı kafası, hat hızına senkronize edilir
• Nozzle kontrolü: Tıkanan nozzle’lar otomatik tespit edilir ve kompanzasyon uygulanır

Görüntü İşleme ile Sıralama ve Kalite Kontrol

Pişirme sonrası seramik karoların kalite kontrolü ve sınıflandırılması, üretim sürecinin son ve en kritik aşamalarından biridir. Geleneksel manuel sıralama, insan hatasına açık ve yavaştır. Görüntü işleme tabanlı otomatik sıralama sistemleri bu sorunları ortadan kaldırır. Endüstriyel görüntü işleme teknolojileri hakkında kapsamlı bilgi için Endüstriyel Görüntü İşleme yazımıza göz atabilirsiniz.

Sıralama Sisteminin Bileşenleri

• Yüksek çözünürlüklü kameralar: Hat tarama (line scan) kameraları, hareket halindeki karoların yüzey görüntüsünü yüksek çözünürlükte yakalar
• Özel aydınlatma: Yüzey kusurlarını belirginleştirmek için açılı LED aydınlatma ve karanlık alan (dark field) tekniği kullanılır
• Boyut ölçüm sensörleri: Lazer triangülasyon sensörleri, karo boyutlarını ±0,1 mm hassasiyetle ölçer
• Eğilme (warpage) ölçümü: Lazer profil sensörleri, karo düzlemselliğini kontrol eder
• Renk ölçümü: Kolorimetrik kameralar, renk tonunu (shade) belirler ve aynı tondaki karolar gruplandırılır

Tespit Edilen Kusur Türleri

• Yüzey çatlakları ve kırıklar
• Sır hataları (pin hole, kabarcık, sır eksikliği)
• Baskı hataları (renk sapması, desen kayması)
• Boyut sapmaları (kalibre dışı)
• Eğilme ve bükülme
• Köşe ve kenar kırıkları

Yapay Zeka Destekli Sınıflandırma

Geleneksel kural tabanlı görüntü işleme algoritmalarının yanı sıra, derin öğrenme (deep learning) tabanlı sınıflandırma modelleri giderek yaygınlaşmaktadır. Konvolüsyonel sinir ağları (CNN), binlerce örnek görüntüyle eğitilerek, insan gözünün bile kaçırabileceği ince kusurları tespit edebilir. Bu sistemler, hat hızında (60–80 adet/dakika) gerçek zamanlı sınıflandırma yapabilir.

Fırınlarda Enerji Optimizasyonu

Seramik üretiminde enerji maliyeti, toplam üretim maliyetinin %30–40’ını oluşturur ve bu enerjinin büyük bölümü fırınlarda tüketilir. Enerji optimizasyonu için uygulanabilecek otomasyon çözümleri şunlardır:

Yanma Optimizasyonu

• Oksijen trim kontrolü: Baca gazı oksijen oranı ölçülerek hava/yakıt oranı optimize edilir. %1 oksijen düşüşü, yaklaşık %2 enerji tasarrufu sağlar.
• Frekans kontrollü fan sürücüleri: Brülör fanları ve egzoz fanları, frekans dönüştürücü (VFD) ile ihtiyaca göre hız kontrollü çalıştırılır. Bu, sabit hızlı çalışmaya göre %20–40 elektrik tasarrufu sağlar.
• Atık ısı geri kazanımı: Fırın egzoz gazlarının ısısı, kurutma fırınında veya hammadde ön ısıtmada kullanılarak toplam enerji tüketimi düşürülür.

Üretim Planlama Optimizasyonu

• Fırın doluluk oranının maksimize edilmesi
• Benzer pişirme profili gerektiren ürünlerin ardışık üretilmesi
• Fırın duruş ve devreye alma sayısının minimize edilmesi

Enerji İzleme Sistemi

Her fırın bölgesinin doğalgaz ve elektrik tüketimi, birim ürün başına enerji maliyeti olarak izlenir. Sapma durumunda otomatik alarm üretilir ve kök neden analizi yapılır.

Avea Otomasyon’un Seramik Sektörü Çözümleri

Avea Otomasyon, Eskişehir’deki konumuyla Türkiye’nin seramik üretim merkezine yakın bir noktada bulunmaktadır. Seramik sektörüne yönelik sunduğumuz çözümler:

• Fırın kontrol sistemi tasarımı ve modernizasyonu: Mevcut fırınların PLC ve SCADA tabanlı modern kontrol sistemleriyle donatılması, sıcaklık profili optimizasyonu
• Pres otomasyon sistemleri: Hidrolik pres kontrol, servo-hidrolik dönüşüm, presleme parametreleri optimizasyonu
• Görüntü işleme tabanlı sıralama: Kamera, aydınlatma, yazılım ve mekanik sıralama ünitesinin entegrasyonu
• Enerji izleme ve optimizasyon: Doğalgaz ve elektrik tüketim izleme, VFD uygulamaları, atık ısı geri kazanım danışmanlığı
• SCADA ve veri toplama: Üretim verilerinin merkezi izlenmesi, raporlanması ve analizi

Eskişehir, Kütahya ve Bilecik bölgesindeki seramik üreticilerine hızlı müdahale ve yerinde destek avantajı sunuyoruz.

Sonuç

Seramik sektöründe otomasyon, artık rekabet edebilirliğin ön koşuludur. Fırın kontrolünden kalite sıralamaya, enerji optimizasyonundan dijital baskı entegrasyonuna kadar her aşamada doğru otomasyon yatırımı, ürün kalitesini yükseltir, enerji maliyetlerini düşürür ve üretim esnekliğini artırır. Türkiye seramik sektörünün küresel rekabette güçlü konumunu sürdürmesi, teknoloji ve otomasyon yatırımlarıyla doğrudan ilişkilidir.

---

Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

S1: Seramik fırınlarında PID kontrol yerine gelişmiş kontrol algoritmaları kullanılabilir mi?
Evet, klasik PID kontrolün yanı sıra Model Prediktif Kontrol (MPC), bulanık mantık (fuzzy logic) ve kaskad PID gibi gelişmiş kontrol yöntemleri seramik fırınlarında uygulanabilir. Özellikle MPC, fırının termal ataletini ve çok değişkenli etkileşimleri modelleyerek daha hassas sıcaklık kontrolü ve enerji tasarrufu sağlar. Ancak bu yöntemler, doğru proses modellemesi ve uzman mühendislik desteği gerektirir.

S2: Görüntü işleme tabanlı sıralama sistemi mevcut üretim hattına entegre edilebilir mi?
Evet, görüntü işleme tabanlı sıralama sistemleri mevcut üretim hatlarına retrofit olarak entegre edilebilir. Kamera ve aydınlatma ünitesi, fırın çıkışı ile paketleme arasındaki konveyör üzerine monte edilir. Mekanik sıralama ünitesi (pushers veya diverters) mevcut hatta eklenir. Tipik bir retrofit kurulum 2–4 hafta içinde tamamlanabilir ve mevcut üretimi minimum düzeyde etkiler.

S3: Seramik üretiminde enerji maliyetini düşürmek için ilk adım ne olmalıdır?
İlk adım, mevcut enerji tüketiminin detaylı ölçümü ve analizidir. Her fırın bölgesinin, presin, kurutucunun ve yardımcı ekipmanların ayrı ayrı enerji tüketimi ölçülmeli ve birim ürün başına enerji maliyeti hesaplanmalıdır. Bu analiz sonucunda en yüksek tasarruf potansiyeli olan noktalar belirlenir. Genellikle fırın yanma optimizasyonu ve fan sürücülerine VFD uygulaması, en hızlı geri dönüş sağlayan yatırımlardır.

---

Bizi Takip Edin

📷 Instagram: avea.otomasyon
📘 Facebook: Avea Otomasyon
💼 LinkedIn: Avea Otomasyon
📍 Google Maps: Yol Tarifi Alın
📍 Hızlı Ulaşım: g.page/AveAOtomasyon