Yenilikçi üretim yöntemleri hakkında bilgi sahibi olun

Yenilikçi Üretim Yöntemleri

İnovasyonun hızla ilerlediği günümüzde, yenilikçi üretim sistemleri, endüstrilerin verimliliğini artırmak ve rekabetçi kalabilmek için hayati bir rol oynar. Geleneksel üretim yöntemlerinin ötesine geçerek, teknolojiyi en üst düzeyde entegre eden bu sistemler, sürdürülebilirlik, esneklik ve maliyet etkinliği sağlarlar.

Özellikle Endüstri 4.0, otomasyon, yapay zeka ve nesnelerin interneti (IoT) gibi teknolojiler, üretim süreçlerini daha akıllı ve bağlantılı hale getiriyor. Bu sayede, üretim hatlarındaki hatalar minimuma indirilirken, verimlilik ve kalite en üst düzeye çıkıyor.

Yenilikçi üretim sistemleri ayrıca esnekliğiyle de öne çıkıyor. Değişen müşteri taleplerine hızlıca yanıt verebilme yeteneği, üretim hatlarını daha modüler ve uyarlanabilir hale getiriyor. Bu da, ürün çeşitliliğinin artırılmasına ve pazara daha hızlı ürün sunulmasına olanak tanıyor.

Sonuç olarak, yenilikçi üretim sistemleri, endüstriyel gelişmenin ve sürdürülebilir büyümenin temel taşı olarak karşımıza çıkıyor. Hem büyük ölçekli üreticiler hem de küçük işletmeler, bu teknolojilerden faydalanarak maliyetleri düşürüp, rekabet avantajı elde edebiliyorlar. Ancak konunun derinliklerine inmeden birkaç temel kavramı anlamalıyız:

Temel Kavramlar

CAD Computer Aided Design – Bilgisayar Destekli Tasarım

CAM Computer Aided Manufacturing – Bilgisayar Destekli Üretim

CAE Computer Aided Engineering – Bilgisayar Destekli Mühendislik

CNC Computer Numerical Control – Bilgisayar Yardımıyla Sayısal Kontrol

PLC Programmable Logic Controller – Programlanabilir Mantıksal Denetleyici

PROTOTİP

CAD ortamında yapılan tasarımın en ilkel haldeki örneğine prototip denir. Tasarımdan sonra üretimden önce prototip oluşturulur. Prototip görsel, fonksiyonel ve üretime geçmeden önce sorunların tespiti ve masraf azaltma amacı ile yapılır.

Avantajlar

1. Maliyeti düşürür.

2. Fonksiyonel uygunluklar denenir.

3. Üretim-tasarım süresini azaltır.

4. Tasarım ekibinin göremediği noktalar tespit edilir.

Dezavantajlar

1. Tasarımcının hayal gücünü sınırlar.

HIZLI PROTOTİP

Bilgisayarda hazırlanan 3B CAD dosyalarından fiziksel elle tutulur model üretilmesine hızlı prototip denir. Bu yöntem 3B yazıcılar gibi tabandan başlayarak katman-katman inşa edilen bir parçadır. Hızlı prototip yapmadaki amaç; ürünün geliştirme süreçlerinde yaşanan sorunlara çözüm bulmak ve hem görsek hem fonksiyonel olarak parçanın test edilebilmesidir.

Hızlı Prototip Kullanım Alanları

1. Görsel Kontrolde

2. Geçirme parçalarının uyumunda

3. Mekanizmaların çalıştırılmasını kontrol etmede

4. Montaj parçalarını tek seferde üretip, çalıştırmada

5. Kalıp yapımında mastar model olarak ve

6. Hassas dökümlerde kullanılır.

*Hızlı prototip yapmak için CAD ortamında çizilen parça “.stl” uzantısında kaydedilmelidir. Bu aşamadan sonra gerekli programlar ile (Ultimaker Cura vb.) açılarak gerekli düzenlemeler yapılmalıdır.

TERSİNE MÜHENDİSLİK

Bir aygıtın, objenin veya sistemin; yapısının, işlevinin veya çalışmasının çıkarımcı bir akıl yürütme analiziyle keşfedilmesidir. Kullanım alanları şunalardır:

✓ Kalıpçılık Sektörü

✓ Yedek Parça Sektörü

✓ Makine İmalat Sanayi

✓ Medikal Sanayi

✓ Diğer Sektörler

HIZLI PROTOTİP TEKNOLOJİLERİ

Bu teknolojiler genellikle ışık kaynaklarının kullanılarak elle tutulur bir malzemenin verilerini mühendislik programına veri olarak aktarılmasını sağlamaktır. Bu işlem genellikle bir nokta bulutunun oluşturulması ve bu nokta bulutu üzerinde mesh (haritalandırma) işleminin yapılması ve katı modele dönüştürülmesi ile gerçekleştirilir.

Optik Tarama

Üç boyutlu fiziksel objelerin optik tarama cihazları ile resimlerinin çekilerek bilgisayar ortamına aktarılması işlemine “optik tarama” denir. Parçaya gönderilen ışık huzmelerinin oluşturduğu siyah-beyaz noktaları kamera ile kaydederek üç boyutlu bir nokta bulutu oluşturma işlemi de denilebilir. Yapılan bu nokta bulutu üzerinde mesh (haritalandırma işlemi) yapılarak 3B modelin ilk hali ortaya çıkartılır. Daha sonra bu mesh işlemi yapılmış nokta bulutu katı modele dönüştürülür. Optik tarama cihazları seyyar ve konumlandırılmış olarak iki farklı çeşitte bulunur.

Avantajlar

• Tarama sırasında parçanın hareket ettirilebilmesi

• Parça yüzeyinin fiziksel yapısını değiştirmeme

• Kaybolan CAD dosyalarını parçanın 1:1 kopyasını tarayarak elde etme imkânı

• Prob uç ile ölçüm imkânı sunma

• Işıktan etkilenmemesi

• Ergonomik ve kolay olmasıdır.

• Yüksek hassasiyet gerektiren modellemelerde kullanılabilmesi

• CAD ortamında bulunmayan parçaların tekrar CAD ortamına aktarılması

• Kaliteli ve ucuz ölçümler yapabilmesi

• Işık ve kameralar sayesinde el değirmeden ölçüm, kontrol ve tersine mühendislik sağlaması

• Çeşitli dosya uzantılarını (STL, ASC, PLY ve ASC vb.) desteklemesidir.

* Fotoğrafta tek kameralı tarama ve çift kameralı tarama sistemi görülmektedir.

CMM (Coordinate Measurig Machine)

Koordinat ölçme sistemi hızlı prototip teknolojilerinden birisidir. Bu sistemler optik tarama cihazlarına benzemektedir. Aralarındaki fark CMM cihazlarında optik ışınlar ile X, Y ve Z koordinatlarında ölçüm yapan bir prob uç kullanılmaktadır. Prob uç parça yüzeyine dokundurulur ve bu noktanın koordinatı kaydedilir. Oluşturulan bu noktalar ile bir geometri elde edilir. Eğer elimizde CAD verisi bulunan bir parçanın ölçümü yapılacaksa referans sistemi kullanılmalıdır. Daha sonra CAD verisi ile ölçüm verisi RPS, 3-2-1, Bestfit gibi yöntemlerle eşleştirilir. Sabit ve taşınabilir çeşitleri bulunmaktadır.

Uygulama Alanları

• Orijinal üreticinin üretemediği/üretmediği parçaların 2D/3D verilerinin oluşturulmasında

• Orijinal verinin kaybolmasında veya yetersiz görülmesinde yapılacak değişikliklerde

• Rakip ürünler üzerinde analiz ve eksiklikleri tespit etmede

• Var olan ürünün performans ve özelliklerini geliştirmede

• Yıpranmış/deforme olmuş parçaların onarımında ve arşivleme çalışmalarında kullanılır.

Lazer Tarama Teknolojisi

Bu teknolojide bir lazer kaynağının parça yüzeyine yansıtılması ve bu lazer ışınlarının geri yansımasının bir projeksiyon ile yakalanması ile nokta bulutu oluşturulmasıdır. CMM makinesine çok benzeyen bir çalışma yapısı bulunmaktadır.

Avantajlar:

• Eş zamanlı tarama imkânı sunması

• Bölgesel tarama yapılabilmesi

• Eş zamanlı olarak Prob uç ile ölçüm yapılabilmesi

• Yansımalardan ve dış ışık kaynaklarından etkilenmemesi

• Kurulumu ve kullanımının kolay olmasıdır.

Radyografik Ölçüm (XRAY)

Parçanın XRAY ışınları ile nokta bulutu ve mesh işlemleri ile katı modelinin çıkarıldığı yöntemdir. Diğer tarama cihazlarından farkı malzeme içi yapısındaki kusurların XRAY ışınlarının farklı açılarda yansıyarak yakalanamaması sonucu tespit edilmesidir. Tahribatsız muayene imkânı sağlaması, alüminyum malzemelerde boşluk yapılarının incelenmesinde, et kalınlığı analizinde, boyutsal ölçüm, hasar analizi, medikal uygulamalar ve CAD verisi ile karşılaştırma gibi amaçlarla kullanılmaktadır.

3B YAZICILAR

Üç boyutlu yazıcılar katmanlı imalat yöntemlerini kullanan cihazlardır. Bu cihazlar hammadde olarak filament veya reçineleri kullanarak katı model ortaya koyarlar. Doğru bir parça elde etmek için 3B yazıcılarda kalibrasyon işlemi gerçekleştirilmelidir. 3B yazıcılarda başlıca temel sorunlar bulunmaktadır. Bunlar:

• Baskı başlığından (nozzle) filament gelmemesi

• Parçanın yatağa yapışma problemi

• Yüksek veya düşük ekstrüzyon

• Üst katmanlarda oluşabilecek boşluklar

• Filamentlerin saçak ve iplik oluşturması

• Aşırı yüksek sıcaklık

• Katman kaydırma veya katmandan ayrılma

• Filament sıyrılması

• Yazdırılamayacak kadar küçük parçalar

ELEKTRO EROZYON TEZGÂHLARI

İş parçasının üzerine doğru akım verilmiş elektrotlar ile arklar (noktasal kıvılcım atlamaları) oluşturarak, parça üzerinde elektrot biçiminde izler oluşturma yöntemidir. Parçadan hassas talaş kaldırması kalıpçılıkta kullanılmasına neden olmaktadır. Bu tezgâhlar malzeme sertliğine veya talaş kaldırma kabiliyetine bakmaksızın malzemenin kesilebilmesine imkân tanır. Elektro erozyon tezgâhında oluşan arklar bir sıvı yardımıyla parça üzerine gönderilmektedir. Normalde sıvı elektrik iletkenliğine sahip değildir. Ancak arkların oluştuğu en dar noktada iyonlar ile iletken hale gelir. Tezgâh ilerleme ve konumlama mekanizması, elektrik akımının elde edilmesi için jeneratör, sirkülasyonlu yıkama için pompa ve filtreli bir depo bulundurur. Üretim için sayısal denetim (NC) kullanılmaktadır. Jeneratör 20-150 Volt arasında bir akım verir. Takım bu akım ve iş parçası arasında bir kıvılcım olana kadar yaklaştırılır. Arklar malzeme üzerinde 2000 ◦C ye kadar bir ısı oluşturur. CNC elektro erozyon tezgâhlarında ise; magazin, kızılötesi alev algılama, derinlik alarmı, zaman tasarrufu, elektriğin kesilerek merkez noktanın bulunması, kullanışlı dielektrik (yalıtkan) nozullerin bulunması ve hızlı işleme kabiliyetleri kazandırmaktadırlar. Sıvının kullanıldığı tezgâhlara dalma erozyon, kullanılmadığı tezgâhlara tel erozyon denir.

SU JETİ TEZGÂHLARI (WJM)

İstenilen geometrideki parçanın malzemeden çıkarılması için hızlandırılmış suyun parça üzerine gönderilerek kesildiği tezgâhlardır. Su jetinde kullanılan su katkısız olabildiği gibi aşındırıcı (Alüminyum oksit ve Granat vb.) eklenmiş sularda kullanılabilir. Su kesme kafasına gönderilerek sürekli daralan bir çapta ilerleyerek basınçlandırılır. Aşındırıcılar kesme kafasında farklı bir kanaldan gönderilebilir. Su ve aşındırıcılar karıştırma odasında karıştırılarak karıştırma tüpünden malzemeye yönlendirilir. Aşındırıcı malzeme taş, metal, sentetik seramik ve kompozitler gibi saf su ile kesilen parçaların dışındaki parçaları kesmek için eklenir. Su basıncı 200-400 MPa arasında değişmektedir. Su jetinde kinetik enerji ile hızlanan su malzemeye çarptığında basınç enerjisine dönüşerek malzemeden talaş kaldırır.

CNC LAZER KESİM TEZGÂHLARI

Lazer; Uyarılmış radyasyon emisyonu ile ışık amplifikasyonu anlamına gelmektedir. Yani Işığın uyarılmış ışıma ile yüksek enerji verilmesidir. Bu yüksek enerjili ışın ısı üretmek ve iş parçasından malzeme çıkarmak için lazer ışını kullanan bir termal işleme sürecidir. Bu lazer ışını bir atomun elektronlarına dışarıdan bir enerji verilmesi ile edilir. Dışarıdan enerji emen atomun elektronları yüksek enerji seviyelerine geçerek kararsız hale gelirler ve kararlı hale dönmek için ışın fotonları ile enerji yayarak eski yerlerine dönerler. Bu sırada ortaya çıkan yüksek enerjili ışın malzemeye yönlendirilir. Bu işlemde genellikle sac kesme ve delik delme işlemlerinde kullanılmaktadır.

Lazer işlemenin kısımları

• 1. Güç Kaynağı: Elektronların düşük enerji seviyesinden yüksek enerji seviyesine geçmesi için gerekli olan dış enerjiyi sağlayan kısımdır.

• 2. Lazer Boşaltma Tüpü: Lazer malzemenin doldurulduğu tüptür.

• 3. Lazer Malzemesi: Lazer işlemede çoğunlukla CO2, nd:YAG (Neodymium: Yitrium Aluminium Garnet Lazer), bd:YAG gibi malzemeler kullanılmaktadır.

CNC LAZER MARKALAMA TEZGÂHLARI

Geleneksel yazma ve etiketleme yöntemlerinden daha farklı ve kalıcı bir işaretleme yöntemi olan lazer markalama tezgâhları; metaller, plastikler, ahşaplar ve seramikler gibi pek çok malzeme üzerine yüksek kontrastlı ve dayanıklı bir şekilde ve herhangi bir malzeme ekleme ihtiyacı olmadan işaretleme, etiketleme yapabilmektedir. Markalama işlemi fiber lazerler, CO2 lazerler, UV lazerler gibi pek çok lazer ışın kaynakları ile gerçekleştirilebilirler.

LAZER KAYNAK TEKNOLOJİSİ

Lazer kaynağından doğan ısının aynı veya farklı, tekli veya çoklu malzemelerin bir araya getirilerek birleştirilmesi ile elde edilen kaynak çeşididir. Geleneksel kaynak kabiliyetine sahip tüm malzemeler lazer kaynak ile işleme uygundur. Kaynak hızı parçaların kalınlık ve büyüklüğüne göre belirlenir. Lazer kaynağı ile; nokta kaynakları, dikiş kaynakları, dolgu (biriktirme) kaynakları, tarama kaynak ve plastik kaynak uygulamaları gerçekleştirilebilir. En büyük dezavantajı ise dolgu kaynağında geleneksel kaynak yöntemlerinde olduğu gibi ek bir malzemeye ihtiyaç duymasıdır.

SONUÇ

Göründüğü üzere, yenilikçi üretim sistemleri, günümüzün rekabetçi ve hızla değişen iş dünyasında, işletmelere hem verimlilik hem de esneklik sağlamaktadır. Teknolojik ilerlemelerin üretim süreçlerine entegrasyonu, kaliteyi artırırken maliyetleri düşürme potansiyeli taşır. Geleceğin üretim dünyasında yer almak isteyen firmalar, bu sistemleri benimseyerek, sürdürülebilir bir başarı ve rekabet avantajı elde edebilirler. İnovasyonu merkeze alan bir üretim anlayışı, yalnızca bugünün değil, yarının endüstriyel ihtiyaçlarını da karşılayacaktır. Yazımız ne yazık ki burada sonlanıyor ancak korkmayın konunun takipçisi iseniz mühendislik ile alakalı diğer yazılarımıza göz atabilirsiniz.