Endüstriyel dönüşüm alanında endüstri 4.0, insan gücünün azalması; mekanik, dijital ve otomatik işlemlerin artması gibi yenilikçi çözümler getirir. Otomasyon sistemleri, bilgisayar kullanımı ve yazılımlar uygulamayı yaygınlaştırır. Robotik yazılımlar, uzaktan kontrol edilebilen ve kendilerini yönetebilen makineler, tasarım ve üretim sürecini hızlandırarak hatasız sonuçlar sunar. Veri toplama ve sistem entegrasyonu gibi endüstri 4.0 özellikleri sayesinde kalıp tasarım mühendisliği kullanımı verimli hale gelir.
Gelişen dijital süreçte; nesnelerin interneti, robotik sistemler, bulut teknolojisi, büyük veri kullanımı ve 3D yazıcılar ve artırılmış gerçeklik gibi endüstri 4.0 bileşenleri, kalıp tasarım mühendisliğinin yaygınlaşmasını sağlamıştır. Cadem Digital olarak bugünkü yazı başlığımızın altında; kalı mühendisliğinin ne olduğunu açıklayıp endüstri 4.0 teknolojilerinin kalıp tasarımına etkisini ele alacağız.
Kalıp Tasarım Mühendisliği Nedir?
Kalıp mühendisliği, kalıp imalatı analizinin yapılma sürecinin belirlenmesi ve kalıp tasarımın entegre sistemlerle tamamlanması faaliyetidir. Kalıp mühendisliği, üretim sürecinde, kalıp tasarımı analizini imalata yönelik hale getirerek veri toplar. Seri üretime yönelik temel verinin elde edilmesi amacıyla üretimi planlanan parçaların, ön prototipinin hazırlanması için gereksinimleri belirler. Bu süreçte kalıp tasarım mühendisi, ortaya çıkarılan tasarımın uygunluğunu seri üretim aşamalarına göre kontrol eder.
Endüstri 4.0 gibi uygulamalarla esnek ve verimli hale gelen üretim süreçleri, kalıp tasarım mühendisliğinde ve process tasarımı konularında avantajlar sağlar. Yazılıma bağlı dataların süreçte kullanımı, optimizasyon amaçlarına ulaşmayı kolaylaştırır. Kalıp tasarım mühendisi, seri üretim sürecinde imal edilecek parçaların kalıplarının oluşturulmasıyla ilgili çözümlerin analizini yapar. Üretimde amaç, hızlı ve hatasız ürünler elde etmek olduğundan tasarlanan kalıp sorunları azaltmalı ve geliştirmelidir. Malzeme tipi, imalat tekniği ve kalıp tasarımı yöntemi; uygulanan mühendislik çözümlerinde; kalite, kontrol, verimlilik, etkinlik ve maliyet gibi unsurları dikkate alır.
Endüstri 4.0 Teknolojilerinin Kalıp Tasarımına Etkisi
Manuel sistemlerin tamamıyla kapanmasını sağlayan endüstri 4.0, dijital yazılımların entegre olmasını gerektirir. Optimum değeri yakalamak için nesneler ve sistemler bir arada çalışabilmeli, doğru ve gerçek zamanlı dijital verilere ulaşılabilmelidir. Bileşenleri sayesinde, dijital yeniliklerden faydalanan tasarım ve üretim süreci, kalıp tasarım mühendisliği uygulamalarını da kolaylaştırır.
Kalıp tasarım mühendisliği, yenilikçi uygulamalardan faydalanırken üretim döngüsünün süresinin uzunluğuna göre farklı makinelerde işlenen ürünler ortaya çıkarır. Çift taraflı veri aktarımı süreci, kapasitenin planlanması ve kaynak tasarrufu ile verimli hale gelir. SAP (Systems, Applications and Products) sistemine ve sistem içinde çalışan birimlere aynı anda veriyi aktarır. Bilgisayar entegrasyonlu üretim (Computer-Integrated Manufacturing (CIM)) ve yalın üretim, kalıp tasarım mühendisliği sürecinde entegrasyonu ve optimizasyonu sağlar.
Otomasyon ve Robotik Sistemler
Dijital ortamda endüstri 4.0 bileşenleri birçok algoritmik kavramı barındırır. Robotik otomasyonlar, üretim sürecini ve imalata yönelik iş süreçlerini dijital olanaklardan yararlanarak modernize eden sistemlerdir. Robot, programlanabilen ve çevresiyle etkileşimde bulunabilen otonom cihazlardır. Mekanik ve elektronik parçalardan oluşan cihazlar; sensörleri sayesinde algılar, topladığı verilerle öğrenir, kontrol sağlayarak planlar ve karar verir, uygulamaya geçerek işlemi sonlandırır.
Kalıp tasarım mühendisliği uygulamasında endüstriyel robotlar da kullanılır. Üretim sürecinde devamlı ve standart olan işlemler için tasarlanma aşamasından planlama aşamasına, kurulma aşamasından başlatma aşamasına kadar manuel olmayan süreçler yaratır. İnsan gücüyle fiziksel zorluk gerektiren üretim süreçleri işlemlerinde; hız, güvenlik ve kalite artışı sağlar.
Sensör Teknolojileri ve Gerçek Zamanlı Veri İzleme
Kalıp tasarım mühendisliği uygulamalarında otomasyon ve robotik sistemlerin kurulumu, sensör teknolojilerinin kullanımı ve gerçek zamanlı veri izlemeye dayanır. Gerçek zamanlı veri izlemesi ve raporlama yapılması, dijital sistemler ve cihazlarla olanaklı hale gelir. Sensörler ve gerçek zamanlı veri takibi; maddenin ve ortamın, mevcut durumunu ve değişkenliklerini gözler, ölçer ve analiz eder.
Verinin diğer entegre sistemlere aktarımı sayesinde kalıp tasarım mühendisliği sorunları daha kolay çözme yöntemleri geliştirir. Sensör teknolojilerinin gerçek zamanlı veriye ulaşma konusunda sağladığı faydalar, kalıp tasarımındaki süreçlerin etkin ve verimli kullanılmasını sağlar. Süreçler bir yandan hız kazanırken hatasız işlemlerin yapılması şansı artar, diğer yandan kaynak yönetimini verimli hale getirirken güvenlik risklerini önceden kontrol eder.
Endüstri 4.0 Çağında Kalıp Tasarım Süreçlerinin Optimizasyonu
Kalıp tasarım mühendisliği uygulamasını optimize etmek amacıyla endüstri 4.0, SAP sistemlerinde ve sistem içinde çalışan birimlerde yer alan verileri kullanır. Verinin paylaşımı her iki tarafa; proje, sistem, kaynak kullanımı ve tasarım süreci gibi konularda dijital katkılar sunar. Kalıp mühendisliği uygulamasında ilk aşama kalıp tasarımı olduğundan yenilikçi endüstri uygulamalarının sağladığı dijital kolaylıklarla 3 boyutlu çizimlere ulaşılır. Sürecin bileşenleri ile interaktif hale gelmesi sağlanır.
Süreç İyileştirmeleri ve Maliyet Etkinliği
Süreç iyileştirme; maliyetleri düşürerek, verimli iş süreçleri yaratarak, kalite ve kontrol mekanizmaları kurarak ve performans artış yöntemleri geliştirerek amacına ulaşır. Süreç iyileştirme aşamaları; ihtiyaç tespitinden durum analizine, çözüm yöntemi belirlenmesinden iyileştirme etkinlik sonuçlarının değerlendirmesi ve uygulanmasına kadar devam eder. Kalıp tasarım mühendisliği sistematiğinde süreç iyileştirme ve maliyet etkinlik; sorunun önceden tespitine, inovasyona ve verimliliğe bağlıdır.
Maliyet etkinlik uygulamaları sayesinde; daha az hata, müşteri memnuniyeti ve geliştirilmiş tedarik zinciri süreçleri elde edilir. Bu süreçte Cadem Digital, Dassault Systèmes 3DEXPERIENCE Platformu ürünlerinden olan DELMIA sayesinde dijital mühendislik çözümleri üretir. DELMIA, hem tasarımda hem de üretimde, hem gerçek hem de sanal dünyadan aldığı veriler sayesinde, kontrol ve simülasyon imkanları sunan entegre bir sistem kurar.
Kalite Kontrol ve Standartların Yükseltilmesi
Teknolojilerin etkin kullanılmasının şartlarından biri kalite kontrol süreçlerinin geliştirilmesi ve standartların yükseltilmesidir. Kalite standardını belirlemek, kaliteye yönelik işlem süreçleri oluşturmak ilk aşamalardır. Sonuçların incelenmesi, geri bildirimlerin analiz edilmesi ve iyileştirmelerin yürürlüğe konmasıyla aşamalar tamamlanır.
Endüstri 4.0’da kalite kontrolünün amaçları; ürün kalitesinin yükselmesinden ürünün dizaynının geliştirilmesine, kaynak kullanım maliyetlerinin düşürülmesinden kullanıcı memnuniyetine kadar uzanır. Bu sayede çalışanın moral ve motivasyonu artarken rekabet gücü yükselir, belirlenen standartlara göre kurumsal yapılar geliştirilir. Tasarım süreçlerinde ise Cadem Digital, tasarlanan ürünün gerçek dünyadaki davranış modellerini oluşturmak için SIMULIA sayesinde gerçekçi bir simülasyon ortaya koyar. SIMULIA; uygulama mühendisliğinden simülasyon veri bilimine kadar çok farklı alanlarda faydalı kullanım imkanları sunar.
Gelecekte Kalıp Tasarım Mühendisliği ve Endüstri 4.0’ın Rolü
Günümüzde endüstri 4.0 bileşenlerinin tümümün, kalıp tasarım mühendisliği uygulamalarında entegre çalışabilmesi her sektörde mümkün olmayabilir. Komplike süreçler geliştiren dijital uygulamalar, gelecekte otomasyon birimlerinin kalıp tasarım mühendisliğinin daha etkin kullanımı için yeni olanaklar yaratabilir. Bu doğrultuda tasarım teknolojisindeki gelişmeler, malzeme bilimi teknolojisindeki yenilikler ve yapay zekanın endüstri 4.0 özellikleri ve uygulamaları, daha etkin sistemler kuracaktır.
Etkinliğin artışı; bilgisayarlaşma ve dijitalleşme, sürdürülebilirlik ve mühendislik çözümlerindeki ilerlemeler de verimliliği arttıracaktır. Endüstri 5.0, insanı ve makineyi, optimizasyon ve otomasyon bağlamında entegre edeceğinden tasarım süreçleri olumlu etkilenecektir. İnsanların ve robotik sistemlerin birlikte çalışması, üretimde tasarımdan başlayan süreçlerde kalıp tasarım mühendisliği uygulamalarını geliştirecektir.
Önceki yazımıza https://cademdigital.com.tr/makine-ogreniminde-cad-yazilimlarinin-onemi/ linkinden ulaşabilirsiniz.