GM Daha Hafif Ve Verimli Otomotiv Parçası Tasarımına Öncülük Ediyor
Katmanlı imalat halihazırda 3B baskılı müzik enstrümanlarıyla desteklenmektedir. Davul seti, elektronik gitar, bas gitar ve klavye gibi müzik enstrümanları; astronotlar ve ordu için hazırlanan yiyecekler; kıyafetler, protez uzuvlar ve transplantasyon amaçlı insan organları ve hatta iki katlı beton evler bile 3B baskı kullanılarak yapılabiliyor. Peki, sırada ne var, 3B baskıyla üretilen arabalar mı?
Aslında, evet. Örneğin, 2015 yılında Local Motors, parçalarının %75’i 3B baskıyla yapılan ve sadece 44 saatte imal ettiği, iki koltuklu ve elektrikli Strati arabasını tanıttı. Bunun ardından 2016’da Divergent 3D, gövdesi ve şasisi 3B baskıyla yapılan, 700 beygir gücündeki süper arabası Blade’i görücüye çıkardı. 2018’in son aylarında İtalyan girişimi XEV, LSEV adlı küçük bir elektrikli araba imal etmeye başladı; şirkete göre bu araba dünyanın seri üretilebilir ilk 3B baskılı aracı oldu.
Ancak, 3B baskılı otomotiv tasarımıyla sadece girişimciler ya da deneysel şirketler ilgilenmiyor. Geleneksel araba imalatçıları, manşetleri süsleyen konseptleri pompalamak yerine, kademeli yeniliklere ve somut iyileştirmelere yatırım yapıyorlar. General Motors, bu yaklaşımı kucaklayarak, daha yüksek performans, uyarlama ve kişiselleştirme imkanı sunan 3B baskılı bileşenler tasarlıyor.
General Motors Katmanlı Tasarım ve İmalat Yöneticisi Kevin Quinn, “Her araçta ortalama 30.000 parça bulunuyor,” diyor. “Bu 30.000 parçanın tamamını 3B baskıyla elde etmeyi beklemiyoruz. Daha gerçekçi bir yaklaşım benimsiyoruz. Hem GM hem müşteri için, iş değeri sağlayabileceğimiz imalat fırsatlarına odaklanıyoruz. Bize göre bu, yapabildiklerinizle ilgili değil; yapmanız gerekenlerle ilgilidir.”
Yıkıcı Tasarım
Katmanlı imalat otomotivin geleceğine açılan bir kapı olsaydı, üretimsel tasarım da bu kapının anahtarı olurdu. Quinn, “Üretimsel tasarım, mühendisliği ve bilgisayarı bir araya getirmek üzere bulutu ve yapay zekayı kullanarak, araçlarımızın parçaları ve bileşenleri için farklı tasarım çözümlerini keşfetmemizin bir yöntemidir,” diyor. “Bu ikilinin birlikte çalışmasını sağlayarak, bilgisayar ya da mühendislik tek başına çalıştığında üretilmesi imkansız olan parça tasarım çözümleri buluyoruz.”
Bu model sayesinde mühendisler, malzeme, imalat yöntemleri ve bütçe parametrelerini içeren, bileşen tasarımı hedefleri ve kısıtları belirliyor; ardından bu veriyi üretimsel tasarım yazılımına aktarıyorlar. Bu yazılım, olası tüm tasarım permütasyonlarını analiz etmek ve değerlendirmek için bir algoritma kullanıyor ve yaptığı hesaplamalara dayanarak en ideal çözümü öneriyor.
Quinn, “Üretimsel tasarımın katmanlı imalatla bir araya gelmesi, sektörümüz için tam anlamıyla yıkıcı olabilir,” diyor; ve tarih boyunca haddehaneler ve enjeksiyon kalıpları gibi geleneksel imalat takımlarının kısıtlamalarının otomotiv endüstrisine ket vurduğunu sözlerine ekliyor. Bir kere, bu tür takımlar sadece çok basit geometrik şekilleri imal edebilir.
Ayrıca, geleneksel takımlar, pahalı oldukları kadar esnek olmaktan da uzaktırlar; bu da deneme maliyetini karşılanamayacak kadar artırır. Üretimsel tasarım ve katmanlı imalat, minimum sermaye yatırımıyla, sonsuz tasarım çözümlerini destekleyebilir. Tek bir 3B yazıcıyla eşleştirilen tek parça bir yazılım, sayısız parça ve sınırsız şekiller üretebilir. Buna, sadece katmanlı imalat kullanılarak üretilebilen organik biçimler ve dahili örgüler de dahildir.
Daha İyi Bir Braket Mi?
Üretimsel tasarımın ticari etkisini anlamak için, elektrikli araçların beraberinde getirdiği zorlukları incelemelisiniz. Her ne kadar araba imalatçıları bu konuda oldukça iyimser olsa da (GM tek başına 2023’e kadar pazarda en az 20 elektrikli ya da yakıt hücreli aracının olmasını planlıyor) bu tür araçların imalatı daha pahalıdır. GM’ye göre üretimsel tasarım, daha hafif araçlara ve daha kısa bir tedarik zincirine imkan sağlayarak, bu zorlukların aşılmasına yardımcı olabilir.
Quinn, “Elektrikleştirme ve otonom araçlar sektörümüzü kökten değiştirecek,” diyor. “Bu son derece teknik alanlarda liderliği yakalamak, ilerisi için oldukça önemli. Katmanlı imalatın ve üretimsel tasarımın, ilk pazarlayan olma avantajını elde etmemize yardımcı olacağına inanıyoruz.”
GM mühendisleri kısa bir süre önce, Fusion 360’ta üretimsel teknolojiyi kullanarak Autodesk ile bir iş birliği yaptılar. Bunun sonucunda, emniyet kemerlerini koltuklara, koltukları da zemine sabitleyen standart bir otomotiv parçası olan, yeni ve işlevsel olarak optimize edilmiş bir koltuk braketi tasarladılar. Tipik koltuk braketi, sekiz parçadan ibaret, kutu gibi bir parçayken, yazılım daha çok dış uzaydan gelmiş metalik bir nesneyi andıran, 150’den fazla alternatif tasarım üretti. GM’nin seçtiği, sekiz yerine tek bir paslanmaz çelik parçadan oluşan tasarım, önceki koltuk braketinden %40 daha hafif ve %20 daha güçlü.
“Sekiz parçayı tek bir parçada toplamanın arkasındaki motivasyonun iki hedefi var,” diyor Quinn. “İlk olarak, bunu seri üretime uygun hale getirebiliriz. Bu tasarımın bir diğer avantajı daha var. Daha sonra bir araya getirilmesi gereken, birçok farklı tedarikçinin imal edebileceği birçok farklı parçayla bağlantılı tedarik zinciri maliyetlerinin tamamını, bu tasarımla birlikte azaltıyorsunuz.”
Yüzlerce, hatta binlerce parçaya uygulanabilen bu tür iyileştirmelerin, araçları ne denli ucuz, hafif ve yakıt verimli hale getirebileceğini görmek zor değil.
Quinn, “Şimdiki hedefimiz ise üretimsel tasarım ve katmanlı imalat kullanmanın mantıklı olduğu diğer benzersiz uygulamaları bulmak,” diyor. GM halihazırda araçlarındaki diğer birçok parçayı optimize etmek için çalışıyor.
“Litre başına 425 metre daha fazla gitmeyi sağlayan yakıt ekonomisi ya da elektrikli araçlarımızın menzilini 16 kilometre artırmak için, üretimsel tasarım veya katmanlı imalat kullanabilirsek; bu, General Motors için ileride çok büyük bir rekabet avantajı sağlayacaktır,” diyor.
Amacımız Fayda Sağlamak, Göz Boyamak Değil
Artan performans bu işin sadece başlangıcı. GM gelecekte katmanlı imalat kullanarak, bayilerde uygun fiyatlı ve verimli bir şekilde servis parçaları imal edebileceği ve araçlarını kişiselleştireceği günleri sabırsızlıkla bekliyor.
Quinn, “Şu anda, bir araçta bir şeyleri kişiselleştirmek GM için büyük bir sermaye harcaması gerektiriyor; çünkü kişisel bir şey yapmak istediğiniz her sefer, yeni bir imalat takımı oluşturmak zorundasınız,” diyor. “Yatırımımızın geri dönüşü olmadığı için, genellikle sektörümüzde, bu şeyleri yapmayacağımıza karar veriyoruz.”
Quinn, katmanlı imalatın müşterilere, aksesuar paketleri sipariş edebilme ya da araçlarını, isimleri veya tuttukları takımın armasıyla kişiselleştirme imkânı sunabileceğini sözlerine ekliyor. Quinn, “Rakiplerimizin sunmadığı bir şey sunabilirsek bu, araçlarımızı özel kılacaktır,” diyor.
Quinn’e göre tüm bunların en iyi yanı ve teknolojinin mevcut durumu şöyle: Göz boyamıyoruz, müşterilerimize en yüksek faydaları sunuyoruz. “Üretimsel tasarım ve katmanlı imalat beni gerçekten heyecanlandırıyor çünkü bu sayede müşterilerimize başka bir şekilde ulaşamayacakları bir performans sunabileceğiz.”