Katmanlı İmalatı Hızlandıracak Yazılım Güncellemelerine Yardımcı Olacak Hibe

20 Mayıs 2021

12 trilyonluk bir sektörde ezberleri bozacak bir değişim gerçekleştirmek kolay değil; ancak 3B baskı, şu an tam olarak bunu yapıyor. Dünya çapında üretimde, kozmetik testleri için kullanılan suni deriden ağaç işleme aletlerine kadar her şeyi basmak için bu yeni teknolojiden yararlanılıyor. Pek çok endüstri, 3B baskıya yeni geçmişken havayolu endüstrisi, daha hafif ve daha güçlü parçalar üretme konusunda oldukça erken davrandı. Bugün, jet motorlarının ve uçak gövdelerinin üretiminde 3B baskı kullanılıyor. Katmanlı imalat olarak da bilinen 3B baskı, tasarımcıları parçaları birleştirme konusunda özgür bıraksa da, bu yenilikleri tasarım ve üretim sürecine entegre etmek için yapılacak daha çok şey var.

GE Research Katmanlı İmalat Teknolojisi Direktörü Brent Brunell, katmanlı imalatın parça üretmenin tamamen farklı bir yolu olduğunu söylüyor. “Önceden sahip olmadığımız özellikleri geliştirme imkanlarımız olsa da henüz bundan yararlanmak için yeterli tasarım araçlarına sahip değiliz.” diyor. Bu nedenle, ARPA-E (Gelişmiş Araştırma Projeleri Ajansı) 3B baskı tasarımını ve prototip geliştirmeyi hızlandırma çalışmalarında bilgi işlem araçları ve standartlar geliştirmek için GE liderliğindeki bir ekip ile çalışıyor. ARPA-E, ABD Enerji Bakanlığı’nın erken aşama teknoloji araştırmalarının tohumlarını atan bir bölüm. Ajans, bu ilerlemeleri sürdürmeleri için, GE konsorsiyumuna, Xerox‘un yan kuruluşu olan PARC ve Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’na (ORNL) 1,3 milyon dolar hibe etti. Ekipler, 3B yazdırılan bileşenleri tasarlamak ve doğrulamak için zaman çizelgesini üçte iki oranında kısaltabileceklerine inanıyor.

3B baskı, mühendislerin ve tasarımcıların karmaşık metal parçaları doğrudan bir bilgisayar dosyasından yazdırmasına olanak tanıyor. Geleneksel çalışmada bu tür bir imalat, erimiş alaşımlardan parçaların dökülmesi veya büyük dövme makinelerinde dövülmesi anlamına geliyor. Buna karşılık katmanlı üretim, küçük metal parçacıkları katmanlayan ve bunları lazerlerle birleştiren büyük makinelerde gerçekleşiyor. Bu da geleneksel yöntemlerle mümkün olandan daha güçlü, daha hafif ve çok daha karmaşık parçaların oluşturulmasına olanak sağlıyor.

GE, sektörün katmanlı imalat yolculuğuna öncülük ediyor. 2015 yılında, katmanlı imalat ile üretilen parçaların jet motorlarında kullanılması onaylandı. Gaz türbinleri, tıbbi tarayıcılar ve diğer makineler için ise bileşenleri yenilemeye devam ediyor. Şu an üretimde olan birçok katmanlı imalat parçası arasında dünyanın en büyük jet motoru olan GE9X motoru, insan kolu boyutunda türbin kanatlarına sahip.

APRA-E hibesinin desteğiyle GE ve ekibi, seri üretimden önce gelen zahmetli prototip geliştirme sürecini kolaylaştırmayı hedefliyor. Prototip ekipleri yepyeni parçalar oluşturmaya başlayacak ve süreç boyunca malzemeyi ve tasarımı yinelemeye devam edecek. Brunell, “Neyin işe yarayacağını tahmin ederek başlayın ve ilerlerken defalarca iyileştirin.” diyor. Mühendisler üretim sürecini tamamlayıp seri üretim için bir fabrikaya aktarmadan önce yeni bir parça geliştirmek, üç ila beş yıl zaman alıyor ve 10 ila 30 prototip varyasyonu gerektiriyor.

GE ve ekibi ARPA-E Programı kapsamında, çeşitli fiziksel özelliklerine göre 3B baskıda kullanılabilecek bir malzeme veritabanı oluşturmayı planlıyor. Araştırmacılar ayrıca, prototiplerde sorun yaratabilecek durumları nasıl önleyebileceklerini daha iyi anlamak için üretim sürecindeki lazer hızı, makinelerin içindeki hava akışı ve katmanlamada uygulanan enerji seviyeleri gibi diğer faktörlere de bakacaklar. Gerçek tasarımların şekillendirilmesi söz konusu olduğunda, ORNL’nin süper bilgisayarları, yapım sürecinde bir parçanın deneyimleyebileceği değişkenleri hassas bir şekilde modelleyerek prototip tasarımını hızlandırmaya yardımcı olacak. Termal profil, sıkıştırmalar ve germeler gibi fiziksel faktörlerin tahmin edilmesi oldukça zor.

Deneme projesi, hava akışını makinenin en sıcak kısmına yönlendiren, “sızdırmazlık bloğu (shroud)” adı verilen bir doğal gaz türbini bileşeninin yeniden tasarlanmasını içeriyor. Amaç: Daha az parça, daha hafif ve daha iyi hava akışına sahip yenilenmiş bir sızdırmazlık bloğu (shroud) oluşturmak. Bu yaklaşım, GE türbin verimliliğini önemli ölçüde artırma potansiyeline sahip. Bu da yakıt ve diğer maliyetlerde gerçek anlamda müşteri tasarruflarına yol açacak.

Tüm bunların sonucunda, konsorsiyum yeni prototipler için geliştirme süresini sadece bir ila iki yıla indirmeyi beklerken mevcut tasarımların iyileştirilmesi daha da hızlı ilerleyecek gibi görünüyor. Brunell, “Katmanlı imalat sadece tasarım sürecinde değil, üretimde de ezberleri bozacak. Daha önce hiç üretemediğimiz parçaları üreteceğiz. Bir düğmeye basarak tasarımı değiştirip yerine aylar ya da yıllar almak yerine haftalar içerisinde yeni bir parça koyabileceğiz.” diyor.

Yorumlar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir