Herkes İçin İmalat Otomasyonu Üretimsel Tasarımla Başlayacak
Bir imalatçı olarak üretimsel tasarım kavramına kesinlikle aşinasınızdır zaten; ancak bu kavramın gerçek tanımıyla ilgili hâlâ net olmayan şeyler var.
İmalat topluluğundaki birçok kişi sizi üretimsel tasarımın sadece topoloji optimizasyonunun veya yöntemsel modellemenin bir dalı olduğuna inandırmak istese de üretimsel tasarım gerçekte, bundan daha derin bir yaklaşım değişikliğidir. Üretimsel tasarım, sadece halihazırda sahip olduğunuz fikirdeki fazlalıkları atmaktan ziyade, binlerce ihtimali keşfederek yenilik getirmek amacıyla, bulut teknolojisinden faydalanan ve yapay zekayla desteklenen bir süreçtir. (Buna topoloji optimizasyonu deniyor.)
Bu yaklaşımı biliyorsanız, üretimsel tasarımın imalat otomasyonunun geleceğinde yaratabileceği devrimsel olasılıklara muhtemelen ikna olmuşsunuz demektir. Yine de bu teknolojinin, sadece katmanlı imalat teknikleriyle üretilebilen karmaşık geometriler için kullanışlı olduğunu düşünüyor olabilirsiniz.
Aslında, bugüne kadar gördüğünüz üretimsel tasarım örnekleri, metal baskıyla üretilen, karmaşık ve sanki başka bir dünyaya aitmiş gibi görünen parçalardı. Bunun nedenlerinden biri, üretimsel tasarım çıktısının, geleneksel imalat araçlarıyla bağlantılı olmamasıydı. Ayrıca, eğer imalat şirketiniz 2 milyon dolarlık 3B metal yazıcı alabilecek durumda değilse, bu teknolojiye ulaşmak, ne mümkündür ne de uygun.
İmalat otomasyonu kullanma biçimlerinin birçoğu, başlangıçta çok pahalı ya da tamamen benimsenmesi çok karmaşık. 1960’larda, endüstriyel robotlar ilk kez ortaya çıktığında, sadece GM gibi şirketlerin bütçesi bu robotları satın almaya yetiyordu. Üretimsel tasarım, yani imalat süreci anlayışıyla üretilen simülasyon çıktılarına dayalı bir tasarım geometrisini otomatik oluşturma süreci, ulaşılması pek de mümkün görünmeyen en yeni teknolojidir. Yine de imalatçılar için iyi haberlerimiz var; üretimsel tasarım otomasyonunun kapsamı, geleneksel üretimi destekleyen yeni imalat süreçlerini de içerecek şekilde genişliyor.
Döküm veya talaşlı imalat gibi imalat engelleri düşünülürse, üretimsel tasarım yazılımlarıyla, halihazırda atölyenizde bulunan aletleri ve ekipmanları kullanarak imalat yapabileceğiniz sonuçlar elde edebilirsiniz. Bu sonuçlar sadece imkân dahilinde değil, aynı zamanda hesaplı da oluyor.
Bir tekerlekli sandalyenin aynı üretimsel tasarım çıktısıyla üretilmiş üç farklı metal destek parçasını örnek alalım. Her bir parça aslında aynıdır; aynı işlev ve performans gereksinimlerini karşılar, aynı malzemeden üretilmiştir ve kabaca aynı biçimdedir. Tek fark imalat sürecidir; ancak göreceğiniz üzere, tüm süreçler birbirine eşit değildir.
Metal kalıp döküm yöntemi kullanılarak üretilmiş orijinal parça, kalıp sistemi maliyetleri tamamen amorti edildiğinde, yaklaşık 15 dolara mal olmuştur. Üç eksenli frezelenmiş parça, sıradan bir talaşlı imalat merkezinde yapılabilir; ancak organik formu işlemek için gerekli sürenin uzunluğu nedeniyle, maliyet 100 dolara yaklaşır. 2,5 eksenli frezelenmiş üçüncü seçenekse bir ütopyadan ibaret çünkü bu şekilde üretilen parça kalıp döküm yöntemiyle üretilen parçanın yaptığı her şeyi yapsa da 25 dolara mal oluyor. Kabaca aynı fiyata, özel kalıp sistemlerine ihtiyaç duymadan, tasarım ihtiyacınız için kesinlikle en iyi çözüme ulaşabilir ve bunu mevcut makine atölyenizdeki teçhizatla yapabilirsiniz.
Açıkçası, imalat süreci ürettiğiniz geometrik şekli büyük ölçüde etkiler. Sonunda, üretimsel tasarım teknolojisini erişilebilir imalat araçlarına uygulamak, herkes için mümkün hale geldi. Yine de imalat otomasyonunun vadettikleri üretimsel tasarımla bitmiyor.
Otomasyon alanındaki bir sonraki önemli gelişmeyi hayata geçirmek amacıyla, konsept aşamasından fiziksel ürüne kadar sürekli iş akışını sağlayabilmek için, dijital bir iletişim hattı gerekiyor. Günümüzün temel ürün geliştirme iş akışını düşünün: Bir mühendis bazı tasarım geometrilerini tamamlayıp, hazırladıklarını simülasyona uyarlaması için bir başkasına teslim eder. Bu kişi simülasyonları tamamlayıp onayladıktan sonra başka birisine devreder, bu kişi de talaşlı imalat talimatlarını G programlama dili biçiminde oluşturur. Çoğu durumda, bu G programlama dili dosyası, taşınabilir bir belleğe kopyalanıp üretim bölümüne götürülür. Burada, makine ustası dosyayı makine kontrol cihazına yükleyip, metalleri doğramaya başlar.
Bu şelale modeli iş akışı, çizgisel biçimde ilerler ve son derece verimsizdir. Otomatik ve çevik bir ürün geliştirme süreci daha iyi bir yol olacaktır. Böyle bir süreç, eş zamanlı çalışmaya olanak sağlayarak, tasarımlar tamamlanmadan önce bile simülasyonlar üzerinde çalışılmasına imkan verir. Simülasyonlardan alınan geri bildirimlerle, yine tüm tasarım tamamlanmadan başka biri talaşlı imalat talimatlarını hazırlamaya başlayabilir.
Böylece işletmeniz 19. yüzyıldan kalma bir fabrikadan ziyade, son derece rekabetçi bir spor takımı gibi çalışır. Süreçteki unsurların paralel olarak gerçekleştirilmesi bir ürünü üretmek için gerekli toplam süreyi kısaltır, ürünlerde daha çok yeniliğe öncülük eder, daha iyi ürün performansı sağlar, maliyetleri azaltır ve pazarlama süresini hızlandırır. Tüm bu anahtar öznitelikler, çok güçlü bir işletmenin olmazsa olmazlarıdır.
Bunu gerçekleştirebilmek için dijital bir iletişim hattı kurarak, yazılımda oluşturulan talaşlı imalat talimatlarıyla, makine takımları arasında doğrudan bir bağlantı sağlamanız gerekir. Bu senaryoda, arka planda oluşturulan G programlama dili, doğrudan makine takımlarına gönderilir, tasarımcı bunun farkında bile olmaz. Şöyle düşünün: Kağıda bir şey basmak için bunu, doğrudan kelime işlemciden ağa gönderirsiniz; belgeleri ağ üzerinde kopyalamaz veya yazıcının kelime işlemcinizde ne yazdığınızı anlaması için bir taşınabilir bellek takmazsınız. Aynı şey makinelerden ve CAD/CAM uygulamalarından oluşan bir ağ sayesinde, imalat için de geçerli olmalıdır.
İmalat otomasyonunun bu türü her ne kadar değerli olsa da hâlâ çizgiseldir ve bu yüzden yetersiz kalmaktadır. Bu sistemde bilgiler makine takımlarına gider ama hiçbir geri bildirim alınmaz. Makine takımları üzerindeki kontrol cihazları, takımların performansıyla ilgili bilgi toplayabilse, bunlar daha ilham verici olacaktır. Bu tür bir otomasyon, kapalı döngü geri bildirimi sağlayarak makine takımlarından bilgi edinmenize ve talaşlı imalat talimatlarını gerçek zamanlı olarak güncellemenize imkan tanıyacaktır.
Bir CNC makinesi metal kesme işlemi yaparken, mil dönerek kesici aleti metale doğru sevk eder. Kontrol cihazı, mil üzerinde ne kadar baskı olduğunu ve milin maksimum kapasitesini bilir. Örneğin, bir operasyonun ortasındayken, mil maksimum yükleme durumunun sadece %50’sini kullanıyorsa, bu durum kullanmadığınız %50’lik bir kapasite olduğu anlamına gelir.
Kontrol cihazına doğrudan ağ bağlantısı sayesinde makine, kontrol cihazını adeta “dinleyebilir” ve tasarım yazılımınızda otomatik üretilen talaşlı imalat stratejisini gerçek zamanlı olarak güncelleyebilirsiniz. Milin yük kapasitesinin %50’de olduğunun farkındaysanız, besleme oranını kesici alet malzemeden daha hızlı geçecek şekilde hızlandırabilir veya daha fazla malzeme çıkarmak için daha derine kadar kesme işlemi yapabilirsiniz. Her iki seçenek de milin kuvvetini artırarak, makinenin sınırlarını zorlar. Bu da daha hızlı imalat yapabileceğiniz ve fabrikanızda daha iyi işletme verimliliği elde edebileceğiniz anlamına geliyor.
İmalat otomasyonunun üç farklı şekli olan üretimsel tasarım, dijital iletişim hattı ve kapalı döngü geri bildirimi; bunların hepsi birden düşünüldüğünde, yeni bir çalışma şekli için ortaya güçlü bir örnek çıkıyor. Günümüzde, geleneksel imalattaki kısıtlamaları Autodesk Fusion 360’a yükleyip, ideal tasarım çözümleri elde etmek için, bu yazılımın üretimsel tasarım işlevselliğinden faydalanabilirsiniz. Yakın zamanda, dijital iletişim hattı ve üretim bölümüne yapılan bağlantıyla bilgi istenebilmesi, kuşkusuz işinizi çok daha iyiye götürecek değişimler yaratacaktır. İmalatçılar için ufukta güzel günler var gibi görünüyor.