KENDİNDEN İZOLELİ ESNEK BORU MAKİNESİ GELİŞTİRİLMESİ *

Transkript

1 KENDİNDEN İZOLELİ ESNEK BORU MAKİNESİ GELİŞTİRİLMESİ * Öğr. Gör. Dr. Çetin KARAKAYA 1, Mak. Müh. Cüneyt BAYRAK 2 1 Sakarya Ünv. Karasu MYO, Makine Bölümü, Karasu/Sakarya/TÜRKİYE Tel: e-posta: info@cetinkarakaya.com 2 Işıl Mühendislik Makina ve İnşaat San. Tic. A.Ş., Pendik/İstanbul/TÜRKİYE Tel: e-posta: esbo@isilas.com Özet: Günümüzde yurtiçi ve yurtdışında esnek havalandırma kanalları, alüminyum, polyester, opp, pvc gibi materyallerden yapılmaktadır. Bu esnek kanalların üzeri, ses ve/veya ısı izolasyonunu sağlamak için cam yünü ve/veya diğer materyallerle izole edilmektedir. Bu izole işleminden sonra kanalın üzerine ceket geçirilmektedir. Şimdiye kadar üretilen izoleli esnek boruların üretilmesi için birkaç izolasyon aşaması ve ara ürün kullanılması gerekmektedir. Kullanılan bu ara ürünler nedeniyle üretilen esnek kanalların üretim maliyeti de artmaktadır. Ayrıca bu izolasyon aşamaları uzun bir zaman sürecinde gerçekleştiği için ürüne işçilik maliyetinin de eklenmesine neden olmaktadır. Proje kapsamında, havalandırma sistemlerinde şartlandırılmış havayı, klimatize edilecek mekanlara taşımak için kullanılacak, kendinden ısı izoleli esnek havalandırma borusunun kompakt olarak üretimini yapacak prototip bir makine geliştirilmiştir. Halihazırda bu işlem iki ayrı proseste yapılmaktadır. Esnek boru üretimi ayrı bir işlem, üzerine izolasyon malzemesinin kaplanması ise ayrı bir işlem olarak uygulanmaktadır. Geliştirilen prototip makinede bu işlemin tek adımda yapılması sağlanmıştır. Lamine izolasyonlu bu esnek boru dünya için yeni bir ürün olmuştur. * Bu proje TÜBİTAK-TEYDEB KOBİ Ar-Ge Başlangıç Destek Programı kapsamında desteklenmiş ve başarı ile tamamlanmıştır (Proje No: ). Anahtar sözcükler: havalandırma sistemi, esnek havalandırma kanalı, kendinden izoleli esnek boru, esnek boru makinası 1. GİRİŞ Proje kapsamında geliştirilecek makine ve bu makineden elde edilecek ürün olan kendinden izoleli esnek havalandırma kanalının diğerlerinden farkı; boru yapımında kullanılan polietilen köpük, cam yünü vb. izolasyon malzemesinin ses ve ısı izolasyonu sağlaması neticesinde kaplama yapma işleminin ortadan kaldırılmış olmasıdır. Birden çok aşamada yapılan işlemler lamine bir şekilde tek bir makineden tek bir adımda gerçekleştirilecektir.

2 2. KENDİNDEN İZOLELİ ESNEK BORU MAKİNESİ 2.1. Projenin Başlatılma Gerekçeleri Proje konusu, kendinden ısı izoleli esnek havalandırma borusunun imalatını yapacak prototip makine ile ilgilidir.proje kapsamında üretilecek ürün sayesinde laminasyon ve tutkallama aşamaları olmaksızın direk olarak izolasyon malzemesi ısı ile veya herhangi bir yapıştırıcı malzeme ile yapıştırılmakta olup hem malzeme hem de işçilik yönünden ürünün maliyetinin düşürülmesi sağlanacaktır. Dünya için yeni bir ürün geliştirme, ihracat miktarlarını artırma, ve çok adımlı olarak yapılan önemli bir üretimin makine, yazılım ve teknik altyapıyı kullanarak tek adımda yapılabilecek hale dönüştürülmesi fikri bizi bu çalışmayı yapmaya yönlendirmiştir. 3. PROJE KAPSAMINDA YAPILAN ÇALIŞMALAR Proje kapsamında 1 adet prototip imal edilmiştir. Prototip imalatı üç safhadan oluşmaktadır. İlk olarak tasarım, daha sonra prototip imalatı ve son olarak prototipin denenmesi çalışmaları gerçekleştirilmiştir Prototip Tasarım Çalışmaları Bu iş paketinde aşağıdaki çalışmalar gerçekleştirilmiştir; Mekanik, elektrik-elektronik, hidrolik, yazılım ve otomasyon projelerinin hazırlanması, Tasarım doğrulama çalışmaları (uygulamaya geçmeden önceki son aşama) Prototipe ait teknik resimler oluşturulmuş ve imalatı için hazır hale getirilmiştir. Bunun yanı sıra elektrik-elektronik devresi tasarımı, yazılım, mekanik sistem ve otomasyon dizaynı yapılmıştır. Tasarım gözden geçirilerek uygulama safhasına geçilmiştir. Makina tasarımı yapılırken tutkalı kurutmak için tasarlayacağımız fırınlardan ötürü makinanın boyu 6 m. yi geçmekteydi. Bu da üretim alanın da yer kaybı demekti. Ancak yapılan tasarım değişikliği ile daha kompakt bir gövde elde edilerek makina boyu 3,7 m. ye düşürüldü ve tanesi 2 kw olan, toplamda da 2 adet olan fırınlar tasarımdan çıkarılarak 4 kw lık bir enerji kazanımı sağlandı. Bu iş paket sonucunda prototip bileşenlerinin tüm teknik resimleri ve sistem tasarımı hazırlanmıştır. Çıktılar şu şekilde özetlenebilir; Otomasyon projesi, Prototipe ait teknik resimler, Prototip montaj resimleri Prototip İmalatı ve Montajı Bu iş paketinde aşağıdaki çalışmalar gerçekleştirilmiştir; - Prototip için gerekli kısımların imalatı ve montajı, - Elektrik-elektronik tesisatı uygulaması, - Yazılım uygulaması, - Otomasyon uygulamaları, - Prototip ara kontrolleri

3 Tasarım aşamasında hazırlanan projeler ve planlanan prototip bu aşamada hayata geçirilmiştir. Prototip makinenin tek adımda kendinden izoleli esnek boruyu üretecek ve verimi yükseltecek şekilde çalışması sağlanmıştır. Prototipin problemsiz çalışması ve elde edilecek sistemin istenen kalite kriterlerine uyması sağlanmıştır. Bu standartlara göre testler firma içerisinde yapılmıştır. Otomasyon uygulaması yapılırken PLC den ana PLC ye olan haberleşme de 0 10 V haberleşme sağlıklı olmadı. Data transferinde parazitler yaşandı. Bu yüzden PLC programı değiştirilerek haberleşme protokolü 4 20 ma olacak şekilde revize edildi Prototip Deneme Çalışmaları Bu aşamada prototip denenmiş ve eksiklikleri belirlenmiştir. Bu aşamada özellikle prototipin çalışma sistemi üzerinde durulmuştur. Deneme üretimi yapılarak kalite kriterlerine göre uygunluk kontrol edilmiştir. Prototip gerçek testlere tabi tutulmuş ve deneme üretimi yapılmıştır. Prototip tüm açılardan gözlemlenmiştir. Bu aşamada prototipin genel çalışma sistemi gözlemlenmiş ve elde edilen ürün kalite kriterleri açısından ölçülmüştür. Bu sonuçlar raporlanarak kendinden izoleli esnek boru üretim hızı, duruşlar, maliyet, ısı yalıtım özellikleri ve ürün kalitesi hesaplanmıştır. Üretim aşamasında 2 gr lık tramlı silindirlerin sürdüğü tutkalların yetersiz olduğu tespit edilmiş ve tram 3 gr a çıkarılmıştır. Firma içinde yaptığımız testler de mevcut izoleli ürün ile kendinden izoleli ürün arasında ısı transferi açısından çok ciddi bir farkın olmadığı görüldü. Proje sonucunda ortaya çıkan prototip makine katı model görünüşü Şekil 1 de, elde edilen ürün ise Şekil 2 de gösterilmiştir. Şekil 1 Çalışmalar sonunda elde edilen prototip makine katı model görünüşü

4 Şekil 2 Çalışmalar sonunda ortaya çıkan kendinden izoleli ürüne ait görüntü Ürünün firma içerisinde zaman-sıcaklık ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Testlere ait grafik Şekil 3 te verilmiştir. Şekil 3 Zaman-sıcaklık ölçüm grafikleri Isı testinde, 9,7 o C ortam sıcaklığında, mevcut izoleli boru ile değişik katlarda üretilen polietilen izoleli yeni ürünler arasında mukayese yapılmıştır. Her iki borunun iç ortam sıcaklığı 24,3 derece olana kadar ısıtılmış ve sabit ortam sıcaklığında soğumaya bırakılmış ve zaman-sıcaklık değerleri ölçümlenmiştir. Elde edilen verilere bakıldığında saniye yani yaklaşık 3 saat sonunda cam yünü ile izole edilen ve mevcut yöntemlerle yapılan geleneksel izoleli ürün ile Ar-Ge si yapılan yeni ürün arasında ki sıcaklık farkı 1 o C dolayındadır.

5 4. SONUÇLAR Bu proje ile en önemli kazanım; ar-ge proje ekibinin takım çalışması yeteneğinin gelişmesi, proje gerçekleştirilmesinde sistematik yaklaşım ve proje planlamasına uyulması ve dokümantasyon gibi alışkanlıklar ile firmada ar-ge kültürünün üst yönetimden en alt kademeye kadar yaygınlaşmaya başlamış olmasıdır. Projenin uygulanması aşamasında ayrıca aşağıdaki konularda Ar-Ge kazanımları oluşmuştur; Makina tasarımı yapılırken tutkalı kurutmak için tasarlayacağımız fırınlardan ötürü makinanın boyu 6 m. yi geçmekteydi. Bu da üretim alanın da yer kaybı demekti. Ancak yapılan tasarım değişikliği ile daha kompakt bir gövde elde edilerek makina boyu 3,7 m. ye düşürüldü ve tanesi 2 kw olan, toplamda da 2 adet olan fırınlar tasarımdan çıkarılarak 4 kw lık bir enerji kazanımı sağlandı. Otomasyon uygulaması yapılırken PLC den ana PLC ye olan haberleşme de 0 10 V haberleşme sağlıklı olmadı. Data transferinde parazitler yaşandı. Bu yüzden PLC programı değiştirilerek haberleşme protokolü 4 20 ma olacak şekilde revize edildi. Üretim aşamasında 2 gr lık tramlı silindirlerin sürdüğü tutkalların yetersiz olduğu tespit edilmiş ve tram 3 gr a çıkarılmıştır. Firma içinde yaptığımız testler de mevcut izoleli ürün ile kendinden izoleli ürün arasında ısı transferi açısından çok ciddi bir farkın olmadığı görüldü. Zaman-sıcaklık grafiğine göre 3 saat sonunda cam yünü ile izole edilen ve mevcut yöntemlerle yapılan geleneksel izoleli ürün ile Ar-Ge si yapılan yeni ürün arasında ki sıcaklık farkının 1 o C dolayında olduğu görülmüştür. 5. REFERANSLAR [1] TÜBİTAK-TEYDEB KOBİ Ar-Ge Başlangıç Destek Programı Numaralı Proje [2]Bozacı A., Kosif İ., Çolak Ö. Makine Elemanlarının Projelendirilmesi Seç Yayın Dağıtım, İstanbul, 1995 [3] Akkurt M. Makine Konstrüksiyonunda Güvenirlilik Birsen Yayınevi, İstanbul, 1997 ÖZGEÇMİŞLER Öğr. Gör. Dr. Çetin KARAKAYA: 1978 yılında Gebze' de doğdu. İlk, orta ve endüstri meslek lisesi elektrik bölümündeki öğrenimini 1995 yılında Gebze' de tamamladı yılları arasında Gebze de bulunan mikro ölçekli işletmelerde işçi olarak çalıştı yılları arasında Süperlas Süperlastik Kauçuk ve Plastik San. ve Tic. A.Ş. firmasında mekanik bakımcı ve elektrikçi olarak görev yaptı. Lisans öğrenimini 3,5 yılda birincilikle ile tamamlayarak, 2002 yılında Sakarya Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü nden mezun oldu. Mezun olduğu dönem, Sakarya Ünv. Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı, Kaynak Bilim Dalı' nda yüksek lisans öğrenimine başladı. Bir yıl sonra aynı üniversiteye Araştırma Görevlisi olarak atandı Ocak ayında yüksek lisans öğrenimini tamamladı. Aynı yıl doktora öğrenimine başladı yılında Karasu Meslek Yüksek Okulu Makine Programına Öğretim Görevlisi olarak atandı. Temmuz 2011 de doktora öğrenimini tamamladı.

6 Birçok sanayi Ar-Ge projesinde, SAÜ Teknokent' inde ki Ar-Ge firmalarında, Üniversite Yönetim Kurulu görevlendirmesi ile danışmanlıklarda bulundu. Sanayi ve Ticaret Bakanlığı desteği ile tamamlanan San-Tez 123 "Yüksek Basınca Dayanıklı Kompozit Hidrojen Tanklarının İmalatı" adlı projede Doktora öğrencisi olarak görev aldı. 1,5 yıl Sakarya Ticaret ve Sanayi Odası' nda danışmanlık görevinde bulundu. Bu kapsamda Ar- Ge projelerinin hayata geçirilmesi ve Ar-Ge bilincinin yaygınlaşması ile ilgili çalışmalar yaptı. Ulusal ve uluslararası sempozyum/kongrelerde sunulmuş ve çoğunlukla başarı ile tamamlanmış sanayi Ar-Ge projelerine dayalı 50' nin üzerinde yayını bulunmaktadır. 100' e yakın sanayi Ar-Ge projesinde görev almıştır. Evli ve 2 çocuk babasıdır. Makine Mühendisleri Odası nın sicil numaralı üyesidir. Mak. Müh. Cüneyt BAYRAK: 1982 yılında Erzurum da doğdu. İlk, orta ve lise eğitimini Erzurum da tamamladı. Erzurum Fen Lisesi nden mezun oldu. Lisans eğitimi için geldiği İstanbul da İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü nü iyi derece ile 2003 yılında tamamladı. Aynı yıl askerlik görevi için Ankara ya gitti ve 2004 yılında vatani görevini tamamladı yılında Sağlam Yapı Malzemeleri firmasında Araştırma ve Geliştirme faaliyetlerinde bulundu. Borulu çelik dübellerin imalatında yeni yaklaşımlar adı altında bir dizi çalışmalarda bulunduktan sonra 2008 yılında şu an çalıştığı firma olan Işıl Mühendislik A.Ş. firmasında Ar-Ge müdürü olarak çalışmaya başladı. Uzmanlık alanları olarak; mekanik tasarım, PLC programlama, SQL server database management, iş verimini artırma ve maliyetleri ucuzlatma, teknoloji yönetimi ve ürün geliştirme, JIT ve MRP olarak sıralayabiliriz. Makine Mühendisleri Odası nın sicil numaralı üyesi olan Cüneyt BAYRAK aynı zamanda da İstanbul Teknik Üniversitesi İşletme Mühendisliği Yüksek Lisans öğrencisidir.