CES SELECTOR CASE STUDY EXAMPLE -2-

Transkript

1 CES SELECTOR CASE STUDY EXAMPLE -2-

2 Malzeme Seçimi ve Maliyet Azaltılması Çalışmalarında Honeywell Aerospace CES Selector Programını Nasıl Kullanıyor? İnternet Ağı seminer raporu Köklü bir firma olan Honeywell Aerospace (Tempe), havacılık ve denizcilik alanlarındaki faaliyetlerini pek çok mekanik sistem ve donanımların tasarlanması ve üretilmesi konularında sürdürmektedir ün Mayıs ayında canlı olarak NASA Teknoloji Brifingi nde verilen internet tabanlı seminerde Malzeme Baş Mühendisi John Perek, CES Selector programını 15 yılı aşkın bir süredir malzeme seçim ve tayin proseslerinde nasıl kullandıklarını iki spesifik vaka analizini anlatarak açıkladı. İki analiz de Honeywell in malzeme seçim süresinin azaltılması ve maliyetten kaçınılması konularında sağlamış olduğu faydaları kanıtlar nitelikteydi. Perek in açıkladığı gibi, bu faydalar akılcı ve aynı zamanda kapsamlı, denetlenebilir ve tekrarlanabilir bir malzeme seçim prosesinin kullanılmış olmasından ileri geliyor: Hepimizin gayret etmesi gereken süreç budur ve CES Selector buna ulaşmamızda bize yardım eden araçtır. Vaka Analizi 1: CES Selector programını kullanarak metal yerine polimer malzeme tayini Honeywell Aerospace, basınç regülatör hücresi üretiminde kullanılmakta olan alüminyum alaşımı yerine polimer bir malzeme kullanmak istedi. Başvurulan ilk yaklaşım, aslen makinada işletilerek kullanılan alüminyum alaşımını, geometri ve boyutu değiştirmeksizin şekillendirilebilir bir Valox polyesteriyle değiştirmekti. Ancak, geometri değiştirilmeksizin metal yerine polimer ya da polimer yerine metal malzeme kullanılması durumunda problemlerin ortaya çıkması sıra dışı bir durum olarak kabul edilmez. Bu durumda, kalın merkezi kesit, hayli düşük akma oranlarına ve döküm sonrası ortaya çıkan gecikmiş çatlamaya yol açar. Bunun üstesinden gelmek için enjeksiyonlu kalıplamaya uygun ve bu zorlayıcı duruma ayak uydurabilecek alternatif malzemelerin araştırılmasında CES Selector kullanılmıştır. Honeywell, rasyonel seçim proseslerine hücre, malzeme ve üretim yöntemi gibi tasarım koşullarını tanımlayarak başladı. Bu koşullar: Çevresel performans kısıtlamaları: Maksimum servis sıcaklığı ve çözücü dayancı. Üretim yöntemleri: Enjeksiyonlu kalıplamaya elverişli malzeme ihtiyacı. Son kullanıcı gereksinimleri: Montaj amaçlı kendiliğinden diş açabilen vidalarla uyumluluk

3 Tasarım Koşulları: Servis sıcaklığı: Maksimum 177 ⁰C Enjeksiyonlu kalıplanabilir İyi derecede çözücü dayancına sahip Tok/Sünek Kendiliğinden diş açabilen vida kullanabilir CES Selector, Granta nın Material Universe veri kaynaklarını kullanarak satın alınabilecek neredeyse tüm mühendislik malzeme sınıflarına ait özellik verilerinin tamamını sağlar -yaklaşık 4000 muhtemel aday malzeme vardır. Malzeme özelliklerinin değerleri, bilinen ve kaynaklara dayandırılan verilerle ya da Granta teknolojisi kullanılarak tahmin edilmiş değerlerle oluşturulduğundan dolayı, Honeywell Aerospace tüm muhtemel aday malzemeler dünyasını göz önünde bulundurduğundan emin olabilir: uygun olan hiçbir malzeme sırf özellikleri bilinmediği gerekçesiyle hariç tutulmayacaktır. Ağaç sınıflandırma modeli kullanılarak, işlenebilirlik kriterlerini sağlayacak malzeme seçeneklerinin azaltılmasıyla muhtemel malzemelerin bulunacağı aralık hızla daraltılmış oldu. Malzeme havuzu, maksimum sıcaklık ve mukavemetin de hesaba katılması ve böylece iki limit basamağı nın eklenmesiyle daha da küçültülmüş oldu. İki malzeme, PEEK ve PEI, tasarım şartnamesi esas alınarak polyester (PBT) yerine muhtemel alternatif olarak belirlendi: bunlar aşağıda verilen ve CES Selector kullanılarak oluşturulan malzeme özelliği çizelgelerinde (Ashby Diyagramları) vurgulanmıştır. Soldaki çizelge aday malzemelerin yorulma dayançları arasında görece ufak bir farkın olduğunu gösteriyor. Ancak, termal genleşme katsayıları ve maksimum servis sıcaklıkları (sağ) göz önünde bulundurulursa, komponent testi için tercih edilen malzemenin orijinal malzeme kadar iyi (ya da daha iyi ) performans gösterdiğinden emin olmak adına PEEK seçilir.

4 M&P ekibi, CES Selector programını kullanarak, gecikmiş çatlama ve düşük üretim verimi ile ilişkilendirilen pek çok meseleyi işaret eden ve eskisinin yerini alacak başarılı bir malzeme tanımlayabildi. Vaka Analizi 2: Metal malzemeyi daha ucuz polimer kompozitle değiştirmek İkinci vaka analizi, 10 yılı aşkın süre önce yürütülen bir çalışma örneğiydi ve Honeywell deki CES Selector projesinin ne kadar uzun ömürlü olduğunu ve programın kalıcı tasarım kararlarını alma konusundaki değerini gösterir nitelikteydi. Uzun zaman aralıkları boyunca üretimleri devam eden parçalar için yapılan uygun malzeme seçimleri, önemli mali etkilere sahip olabilir. Vaka analizinde, maliyeti düşürmek amacıyla, bir Hava Türbini Starteri nin yağ kapağında kullanılan alüminyumu bir polimer kompozitle değiştirmeyi hedefleyen bir proje değerlendirildi. Bir önceki örnekteki gibi, Honeywell, malzeme değişimi ve parçanın performans kriterleri için anahtar tasarım koşullarını tanımladı: Maliyet: Tercih edilen maliyet/ağırlık limiti. Çevresel performans kısıtlamaları: Maksimum servis sıcaklığı, kendiliğinden var olan(tabii) alev dayancı ve iyi derecede çözücü dayancı. Üretim yöntemleri: Üretim sonrası, mekanik işlemeye mümkün olduğunca az ihtiyaç duyacak derecede enjeksiyonlu kalıplamaya elverişli malzeme ihtiyacı. (sınırlar doğrusal kalıp büzülmesine göre tanımlanmıştır) Tercih edilen malzeme tipi: Doldurulmuş ya da doldurulmamış termoplastik reçine uygun sayılır. Tasarım Koşulları: Servis sıcaklığı= Maksimum 150 ⁰C Termoplastik reçine, doldurulmuş yada doldurulmamış Enjeksiyonlu kalıplanabilir Doğrusal kalıp büzüşmesi: %0-1 Kendiliğinden (tabii) alev dayancı İyi derecede çözücü dayancı Fiyat < 10 US $/lb

5 Honeywell, yaptığı seçimin mühendislik malzemeleri serisinin tamamı içinden yapıldığından emin olmak için Granta nın Material Universe ini kullandı. Tasarım koşullarına dayandırılmış sınırlandırmaları uygulayarak iki muhtemel malzeme tanımlandı: PPS (%40 cam fiber) ve PPS (%30 cam fiber). (Malzemeleri uygun işlenebilirliğe sahip olanlarla ve bir dizi limit kademeleri yle sınırlandırmak için ağaç sınıflandırması kullanıldı). Bu malzemeler aşağıdaki çizelgede mavi elipslerle gösterilmiştir: Gri ile gösterilmiş malzemeler bir ve ya daha fazla sınırlandırma aşamasında elenen malzemelerdir. Doğrusal kalıp büzülmesi, üretim sonrası mekanik işlemeyi en aza indirmek için, malzeme seçiminde hesaba katılması önemli bir nitelik olarak tanımlandı. Malzeme özelliği çizelgeleri, PPS (%40 cam fiber) in daha çeşitli koşullara ve kalıp büzülme tasarım koşuluna uyacağını tespit etti. Başarılı bir malzeme değişimi için daha da çok test uygulandı. Yeni ürün, bir test programıyla doğrulanarak müşteri tarafından onaylandı ve şu an 10 yıldır başarılı bir şekilde kullanım halinde. Sonuç: Perek in sunumu, malzeme seçimine sistematik ve akılcı bir yaklaşımda bulunmanın ne kadar önemli olduğunu açık bir şekilde ispatladı. Vaka analizleri, Honeywell in 15 yıldan fazla süredir CES Selector programını ne şekilde kullandıklarına iki örnek verdi ve aynı zamanda Granta nın Material Universe inin bir kapsamlı malzeme verisi ansiklopedisi oluşunun faydalarını vurguladı. Perek aynı zamanda, CES Selector programının Honeywell in GRANTA MI ın da kullanımını içeren ve daha geniş olan malzeme veri yönetimi stratejisindeki rolüne de değindi. Farklı kullanım durumları ele alındığında, Honeywell, CES Selector kullanmanın getirdiği esas değeri iki ana tema altında toplayarak değerlendiriyor: Azaltılmış seçim süresi: Malzeme özellikleri veri arayışını ivmelendirerek ve malzeme prosesi seçimini sayısallaştırarak. Maliyet azaltılması: Uygun olmayan malzeme seçiminden kaynaklanan gereksiz test veya çizim değişikliklerini engelleyerek. Yıllar boyunca pek çok CES Selector sürümüyle çalışmış olarak, Perek şunları özetledi: CES Selector, Malzeme ve Proses Mühendisliği nin (M&P) Entegre Hesapsal Malzeme Mühendisliği (ICME) araç setinin değerli bir parçası olduğunu kanıtladı. CES Selector, ön tasarım, parçaların yeniden tasarlanması, malzeme değer yitirme mesele ve teklifleri için esaslı bir araçtır