3.
CAD/CAM Uygulamaları
CAD/CAM
entegrasyonunun iyi bir şekilde sağlanmasıyla ürün kalitesi,
maliyet ve sürelerde avantajlar elde edilebilir. Üründe
veya imalatı sırasında ortaya çıkabilecek bir çok sorun
daha CAD aşamasındayken kolaylıkla giderilebilir. Tasarım
ve imalat sürecinde oldukça yüksek esneklik sağlar. İlk
yatırım maliyetleri göreceli yüksek olsa da zamanla üretici
kara geçecektir.
3.1.
Otomotiv Sektöründe
Otomobil üreticileri bilgisayar tabanlı sistemleri kullanarak
ürün kalitesini arttırmak ve kısa geliştirme zamanları elde
etmeyi amaçlarlar. Şekil 6 'da, ürün geliştirme işlemlerinin
ve bir araç tasarımında kullanılan destek sistemleri gösterilmiştir.
Tasarım işi öncelikle fikir oluşturma (conseptualization)
ile başlar ve ürün planlama ile devam eder. Bir otomobil
temel üç bölümden meydana gelir. Bunlar; Motor bölümü, arka
bagaj ve yolcu bölümü. Gövde resimleri model oluşturmada
(prototip) kullanılır. Bu prototipler test edilir ve test
sonuçları geri beslemeli olarak parça resimlerinde gerekli
değişikliklere kadar gider. Bu akış aşağıdaki şekilde gösterilebilir
[3].
Şekil 6. CAD/CAM ve ürün geliştirme uygulaması
3.2.
Enjeksiyon Kalıbı Tasarımında
Seri
üretimi yapılacak bir plastik tür malzemenin kalıbı çok
önemlidir. Tasarım maliyetleri ve süresi düşünüldüğünde
hatalar en aza indirilmiş olmalıdır. CAD/CAM entegrasyonu
ile bu işlem daha kolay ve ucuz bir şekilde yapılabilmektedir.
Bütün işler üretilecek parçanın CAD resminin oluşturulması
ile başlar. Değişik katı model oluşturma ve yüzey modelleme
işlemleri ile parça tasarımı kolaylıkla yapılabilir.
Parça
tasarlandıktan sonra üretimi için kalıp tasarımına geçmek
gerekir. Ancak bu plastik enjeksiyon üretiminin başarılı
olup olamayacağının baştan bilinmesinde yarar vardır. Aksi
halde imal edilecek pahalı kalıplar ve seçilecek plastik
malzeme başarısız kalabilir. Bu nedenle parça tasarımı sonrası
imalatın bir benzetimini yapmak gerekebilecektir. Bu tür
çalışmalar geliştirilmiş özel programlar kullanılarak yapılabilir.
Programın kullanılması için parçanın üzerine bir ağ geçirmek
(meshing) gerekir. Sonra, plastik enjeksiyon işleminin benzetimi
gerçekleştirilebilir. Burada kalıp boşluğuna zamana bağlı
olarak erimiş plastik malzemenin nasıl dolduğunu görmemiz
yararlı olacaktır. Yine aynı şekilde parçanın soğuma durumu
ve ortaya çıkacak ürünün çekme ve çarpılma durumlarını da
gözlemlemek bize kalıp tasarımında yarar sağlayacaktır (Şekil
7).
Şekil 7. Malzeme akış (doldurma "solda"),
soğuma "ortada" ve çekme-çarpılma analizleri
Benzetim
çalışması ile kalıbın tamamen doldurulup doldurulamayacağı
kontrol edilmiş olur. Bunun yanında kalıp dolduğunda parça
üzerindeki sıcaklık dağılımını da görebilmeleri yaralı olmaktadır.
İmalat hızının yüksek olması parçanın kısa zamanda kalıptan
çıkarılması gibi faktörler bunu gerektirir. Plastik enjeksiyon
işleminde sıvı ve sıcak olan plastiğin kalıp boşluğunun
her tarafını doldurması istenir. Yani parçanın tam olarak
elde edilmesi gerekir. Bunun için enjeksiyon basıncının
iyi ayarlanması gerekir. Kalıp tasarımcılarının bu nedenle
basınç dağılımını da incelemeleri gerekebilir. Bu da özel
programdan elde edebilir. Tasarımcı tüm bu bilgileri kullanarak
homojen bir dağılım sağlayabilir. Gerekli hallerde enjeksiyon
noktası birden fazla verilebilir, kalıbı soğutma/ısıtma
yöntemleri düzenlenebilir, yolluklar uygun şekilde tasarlanabilir.
3.3.
Hızlı Prototip İmalatında
Bir
fikrin tasarıma dönüşmesi için modelinin oluşturulması zorunludur.
Grafik ekranda oluşturulan modeller bir yerden sonra ürünü
tam olarak gösterebilme noktasında yararlı olamayabilir.
Bazı geometrik ve fonksiyonel nedenler o tasarımın modelini
gerekli kılmaktadır.
Genelde
test aşamasının daha düşük maliyette ve kısa zamanda yapılabilmesi
için model üzerinde yapılacak analiz ve simulasyon işlemleri
daha büyük önem taşır (Şekil 8).
Şekil 8. Tasarım süreci ve prototip
Ürün
geliştirme aşamasında modellere ve prototiplerin değişik
formlarına ihtiyaç duyulur. Farklı ürün geliştirme aşamaları
için de değişik şekillerdeki prototiplere örneğin; tasarım
modeli, geometrik prototip, fonksiyonel prototip, teknik
prototip ve üretim öncesi parça şeklinde ihtiyaç duyulur.Üretilecek
eş parçaların birbirlerine fiziksel olarak uygunluğunun
görülmesi, geometrik prototiplerle mümkün olmaktadır. Fonksiyonel
test aşamasında 2...5 kadar fonksiyonel prototip üzerinde
yapılan testlerle parçanın alması istenilen form veya mekanik
özellikler kontrol edilir. Takip eden geliştirme aşamasında,
uygulamaya bağlı olarak 3...20 adet teknik prototip kullanılır
(Şekil 9).
Şekil 9. Ürün geliştirme sürecinde prototip türleri
ve süreçler
Bilgisayar
yardımıyla katı modeli oluşturulan bir ürünün prototipi
saatler mertebesinde (parçanın büyüklüğü ve prototipleme
cihazının hızına bağlı) elde edilebilir. Parçanın karmaşık
olması bunu etkilemez. Klasik imalat ile elde edilmesi imkansız
prototipler bu yöntemlerle çok kolay şekilde imal edilebilirler.
Prototipler mümkün olduğu kadar sonuç parçaya uygun olmalıdır.
Prototip üzerinde karar verilen değişiklikler, parçanın
CAD modelinde yapılarak tekrar prototipi üretilir. Böylelikle
parça veya kalıp üretildikten sonra çıkması muhtemel istenmeyen
durumlar, daha tasarım aşamasında iken çözülmüş olur. Bu
amaçla bir çok hızlı prototip üretim yöntemleri ortaya çıkmış
ve ülkemizde de yaygın hale gelmiştir. Bu teknolojilerden
bazıları şunlardır; Stereolitografi (SL-Stereolithography),
Eritilmiş Malzeme Yığma (FDM-Fused Deposition Modelling),
Tabakalı Nesne İmalatı (LOM-Laminated Object Manufacturing),
Seçici Lazer Sinterleme (SLS-Selective Laser Sintering)
ve Katı Tabaka Kurutma (SGC-Solid Ground Curing) [4,5].
4.
Sonuç ve düşünceler
CAD/CAM
sistemleri ülkemizde imalatın bir çok alanında yoğun bir
şekilde kullanılmakta ve yaygınlaşmaktadır. Teknolojinin
birçok alanında olduğu gibi bu alanda da biz, mevcut sistemleri
kullanır pozisyonundan ileri gidememişizdir. Yeterli eleman
ve bilgi altyapısı olduğunu düşündüğümüz halde teknoloji
üretimi istenilen düzeyde başarılamamıştır. Özellikle yazılım
alanında, kaynakları kendinden ortaya konulmuş bir ürün
hala yoktur veya çok özel şartlarda birkaç adedin (firmaların
kendi çaplarında veya kişisel bazı modüller seviyesinde)
üzerinde değildir. Mühendislik eğitimi ve daha da derinde
tüm eğitim sistemimizle birlikte, tasarım ve imalat sektörünün
mühendise verdiği önemin tekrar değerlendirilmesiyle bahsedilen
teknolojileri üreten bir ülke olmak hiç te zor olmayacaktır.
Bu yazının, en azından bu düşünceyi hatırlatması noktasında
yararlı olacağını ümit etmekteyim.
Bu
yazıyı gözden geçiren Dr. Şerafettin Engin'e teşekkürlerimi
sunuyorum.
Kaynaklar
1.
ASM INTERNATIONAL "Metals Handbook Ninth Edition ",
Volume 16, 1989
2. AKKURT M., "Bilgisayar Destekli Takım Tezgahları
(CNC) ve Bilgisayar Destekli Tasarım ve İmalat (CAD-CAM)
Sistemleri ", Birsen Yayınevi, 1996
3. ASIA, K., TAKASHIMA S., "Manufacturing, Automation
Systems and CIM Factories ", Chapman & Hall, 1994
4. YAĞMUR L., "Hızlı Prototip Üretim Teknolojileri",
Y. Lisans Tezi, İTÜ,1997
5. PFEIFER T., EVERSHEIN W., "Manufacturing Excellence",
Chapman & Hall, 1994
