UÇAK KABİN İÇİ İNOVATİF ÜRÜNLER VE EKLEMELİ İMALAT İLE ÜRETİMİ

Transkript

1 UÇAK KABİN İÇİ İNOVATİF ÜRÜNLER VE EKLEMELİ İMALAT İLE ÜRETİMİ *C.İrfan Çalışkan 1 1 Fatih Sultan Mehmet Vakıf Üniversitesi, Aluteam (Aluminyum Test Eğitim ve Araştırma Merkezi),İstanbul,Turkey * sorumlu yazar: cicaliskan@fsm.edu.tr Özet: Ortalama her gün iki milyon yolcunun hava ulaşımını kullandığı tahmin ediliyor.bu kadar aktif ve yoğun bir sektör olan havacılık, müşteri memnuniyetinin diğer sektörlerden çok daha ön planda tutulduğu bir alan olarak karşımıza çıkmaktadır. Yolcu talepleri doğrultusunda şekillendirilen operasyonlarda kısa ve orta vadeli bazı çözümler, hızlı inovatif tasarımlar ile karşılanmaktadır. Klasik yöntemlerde tasarım ve üretim süreci, uzun çalışmalar,kalıp ve ar-ge faaliyetleri gerektirirken; alternatif yöntem olarak, 3 boyutlu parametric tasarım süreci ve eklemeli imalat yöntemi ile çok hızlı sonuç alınabilmektedir. Bu bağlamda Üniversitemiz Ar-Ge birimi Aluteam faaliyetlerinden, SLS tekniği ile üretilmiş bazı ürünlere değineceğiz. Kabin içi problemlerden, kargo çözümlerine uzanan eklemeli imalat sürecinde tasarım uygunluğuna göre poliamid, çelik ve alüminyum malzemeler kullanılabilmektedir. Türk Hava Yolları için tasarlanan ve eklemeli imalat tekniği ile üretilen inovatif ürünler halen Boeing 777 uçaklarında kullanılmakta; filonun diğer uçakları için tasarım faaliyetleri devam etmektir. Anahtar Kelimeler:havacılık,eklemeli imalat,parametrik tasarım,uçak,inovasyon 1.GİRİŞ Türkiye de ve dünyada havacılık sektörü büyük bir hızla gelişmektedir. Tüm dünyada hava ulaşımının yaygınlaşması, havayolu filolarının büyümesi, her gün birçok insanın hava ulaşımını tercih etmesi, sektörün önemini daha da artırmaktadır yılı toplamda 240 uçaklık bir filoya sahip olan Türkiye deki havayolu şirketleri, 2014 yılına gelindiğinde 422 uçaklık bir büyüklüğe ulaşır. Filo yapılarındaki hızlı büyüme, sektörün hızlı şekillenmesi, sektörel ihtiyaçların da hızlı oluşumuna sebebiyet vermektedir. Devlet Hava Meydanları İşletmesi (DHMİ) Genel Müdürlüğü 1960 yılı verilerine göre Türkiye hava meydanlarındaki toplam yolcu sayısı iç ve dış hatlarda toplam yolcu olarak tespit edilmiştir.(1) Aynı kaynak verilerine göre 2015 yılına geldiğimizde bu rakam yolcuya ulaşmıştır. İlgili rakamlara göre 55 yıllık dönem Türkiye de havacılık 250 kattan daha fazla yolcu artışı ile büyümüştür diyebiliriz. Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü (ICAO) verilerine göre

2 ISIDE International Symposium on Industrial Design Engineering, September 2017, Nevşehir,Turkey hazırlanan grafik Türkiye hava trafiğinin yılları arası gelişimini göstermektedir.(2) (resim:1) Resim1: yılları arası Türkiye hava taşımacılığı yolcu artış grafiği: Sivil havacılığın dünyadaki durumuna bakmak gerekir ise; Uluslararası Sivil Havacılık Örgütü ICAO verilerine göre tüm dünya hava taşımacılığının yıllık ortalama %5 -%6 oranında büyüdüğünü görmekteyiz.(3) Yıllık standart büyümenin 2030 yıllarına kadar devam edeceği tahmin edilmektedir.(4) Bu büyüme oranının yılları arası sabit artışı ICAO verileri baz alınarak hazırlanan grafikte net bir şekilde görülmektedir. (resim:2) Resim2: yılları arası dünya hava taşımacılığı yolcu artış grafiği: yılları arası yolcu grafiğinin dünyada yükselişi ve Türkiye deki sektörel gelişimin hızı, beraberinde hızla değişen müşteri taleplerini doğurmuştur. Bu taleplerin çözümünde klasik ar-ge ve üretim yöntemleri, sürecin uzunluğu açısından tercih edilmemektedir. Ayrıca çok hızlı değişen yolcu 2

3 Uçak kabin içi inovatif ürünler ve eklemeli imalat ile üretimi,c.irfan Çalışkan talepleri nedeniyle sorunlar hızlı çözülmeli ve klasik yöntemlerin kalıp ve ar-ge maaliyetleri uçuş maliyetlerini etkilememelidir. Bu noktada parametrik tasarım ve 1980 lerin başlarından itibaren gelişmeye başlayan(5) eklemeli imalat, çözüm olarak karşımıza çıkmaktadır. Alternatif yöntemde parametrik tasarım programlarında tasarlanan ürünlerin üretimi aynı gün içerisinde sağlanabilmektedir. Gelişen SLS teknolojisi, 3D Print olarak literature giren üretim tekniğinin lazer takviyesi ile endüstrileşmesine ve daha iyi kalitelerde üretim yapılabilmesine imkan sağlar olmuştur. Eklemeli üretim veya 3D baskı olarak ifade edilen alternative teknik, prototip veya son ürünün kat kat biriktirilerek çok kısa zamanda üretilmesini sağlayan üretim tekniği olarak ifade edilmektedir.(6) Türk Hava Yolları yolcularının taleplerine bazı çözümler de bu alternatif yöntem ile üretilmektedir. Uçak içinde kullanılan bazı plastik yardımcı ürünler, metal üretimi gereken bazı ürünlerin hızlı prototip çözümleri lazer sinterleme tekniğinde üretilerek vakit ve maliyet kazanımı sağlanır. Her üretimde tasarımı değiştirme imkanı sunan alternatif üretim tekniğinde, kalıp maliyeti bulunmadığı gibi; günümüz büyük havayolu şirketleri filolarında arası uçak işletilmekte (7) olduğu düşünüldüğünde; havayollarının istedikleri üretim adetlerinin, bu yöntemde problem oluşturmadığı ifade edilebilir. Kabin içi ürünlerin üretiminde alternatif yöntem olarak eklemeli imalat tekniği, klasik yöntemlere göre daha özgün tasarım imkanı sunabilmekte; iş dünyasının 3.Endüstri Devrimi olarak nitelediği 3D baskı üretimi(8), kalıp maliyetlerinden uzak bir üretim olması nedeniyle daha ekonomik ve hızlı çözümler sunabilmektedir. Bu bağlamda, ele almak istediğimiz, eklemeli imalat ile üretilen uçak içi inovatif ürünler başlığı altında, Türk Hava Yolları için yapılan bazı tasarım ve üretimlerden bahsedilecektir. 2.KARGO KLİPS: Kargo klips ürünü, kargo uçaklarında, palet sistemi üzerine, taşınan kargonun sabitlenmesi amaçlı kullanılan filenin sisteme bağlantısını sağlayan yaylı mekanizma olarak tanımlanabilir. Kargo taşımacılığında yoğun olarak kullanılan klips sistemi genellikle standart formda ve malzeme özelliklerinde tasarlanmış tek tarz ürünlerden oluşmaktadır.(resim3) Resim3:Kargo taşımacılığında kullanılan standart klips. 3

4 ISIDE International Symposium on Industrial Design Engineering, September 2017, Nevşehir,Turkey Yapılan tasarım çalışmaları ile tasarlanan alternatif form ve malzeme seçimleri eklemeli imalat tekniğinde üretilerek; prototip ürün kullanım, malzeme ve dayanıklılık testleri için kullanılmıştır. Malzeme seçiminde kullanım uygulamalarında poliamid; diğer testlerde alüminyum ve maraging çeliği malzeme olarak tercih edilmiştir. (Resim4) Resim4:Kargo klips alternative tasarımlar ve farklı malzemelerden eklemeli imalat tekniği ile üretim denemeleri. Kabin içi inovatif ürünler konusunda yapılan seri üretilebilir ürün örneklerine değinmek gerekir ise; Molton Brown ve ıslak mendil form çözümleri örnek projeler olarak ele alınabilir. Bunlardan ıslak mendil kapak tasarım ve üretim süreci ayrıntılı olarak ele alınacaktır. 3.MOLTON BROWN: Molton Brown, Türk Hava Yolları nın Bussines Class yolcularına sunduğu bir ürünün uçak içi sabitleme aparat tasarımı olarak başlamış bir projedir. Proje, söz konusu ürünün kabin içi sabitlenmesi Türk motifleri içeren silindirik haznenin 3 boyutlu parametrik tasarımı ve eklemeli imalat ile seri üretimini içermektedir. Projede 9 ayrı versiyon denemesi ve prototip üretimleri gerçekleştirilmiştir. Uçak içi testler ve estetik değerlendirmeler, prototipler üzerinden gerçekleştirilmiş; tasarımda parametrik program kullanımı üründe değişken form denemelerinin hızlıca denenmesine imkan sağlamıştır.(resim5) Eklemeli imalat tekniği ile üretilen prototipler Türk Hava Yolları uçaklarında estetik ve işlevsel testlere tabi tutulmuştur. 4

5 Uçak kabin içi inovatif ürünler ve eklemeli imalat ile üretimi,c.irfan Çalışkan Resim5: Türk Hava Yolları Molton Brown projesi prototip denemeleri. 4.MENDİL KAPAK FORM TASARIMI: Mendil kapak form tasarım ve üretim projesinde Türk Hava Yolları nın uçak içinde kullandığı ıslak mendillerin hazne içerisinde kuruması ve ürün ile ilgili yaşanan bazı problemler, projeye temel oluşturmuştur. Öncelikle yapılacak tasarımda ıslak mendilin yüksek irtifalarda kurumaması amaçlanmıştır. Hazne içerisinden mendiller teker teker koparak gelmelidir. Uçak lavabosuna monte edilen hazne, uçuş personelince rahatlıkla açılarak yenilenebilmeli, tasarım operasyonel zorluklara neden olmamalıdır.(resim6) Resim6: ( Fotoğraf1:Türk Hava Yolları revizyon istenen eski ürün numunesi; Fotoğraf 2: Tasarım sonrası onaylanan ürünün Aluteam tesislerinde eklemeli imalat tekniği ile üretimi; 5

6 ISIDE International Symposium on Industrial Design Engineering, September 2017, Nevşehir,Turkey Fotoğraf3:Tasarım denemelerinden bir örnek; Fotoğraf4:Ürünün endüstriyel sunumu; Fotoğraf5: Seri üretim aşamalarından görüntü.) 4.1.İÇ FORM TASARIM SÜRECİ: Resim 6,Fotoğraf 1 de yer alan eski numune üzerinde yapılan incelemelerde mendil çıkışında + (artı) formunun ıslak mendil çıkışında düzensizliğe sebep olduğu belirlenmiştir. Mendillerin teker teker kopabilmesi için uzunca bir kanaldan sıkışarak çıkması gerekmektedir. Bu nedenle öncelikle orta kanal formunun tasarlanması gerekmektedir. Yapılan denemelerde kısa kanalların istenen özellikte kopmayı sağlamadığı belirlenmiştir.(resim:7, Fotoğraf:2) Bu nedenle uzun kanallı formlar üzerinde denemeler yapılması ve sürecin gözlemlenmesine karar verilir. Bu denemeler için standart nem ve kalınlıkta ıslak mendil temin edilerek kanal form ve uzunluk denemelerine başlanır. (Resim:7, Fotoğraf:3 ve 4) Resim7: ( Fotoğraf1:Üst kapak yuva denemesi; Fotoğraf 2: Orta kanal formu ile ilgili 5mm yükseklikte denemeler, Fotoğraf 3:15mm yükseklikte sonuç alınamayan orta form denmesi, Fotoğraf 4:Dış form denemelerinden, Fotoğraf 5: 20mm boyunda uzun form denemeleri,sonuç alınan ölçü.) Yapılan denemelerde standart numune mendiller için tespit edilen kanal çapı 7.2mm; kanal boyu 20mm olarak belirlenmiştir. Kanal çapı genişlediğinde sıkışma oranı azaldığından teker teker kopma oluşmamaktadır. Çap daraldığında ise tıkanma artmaktadır. Ayrıca kanalın 20mm olarak uzatılması, ıslak mendilin kanalı tamamen doldurmasını sağlayarak hazne içerisine hava almasına mani olmakta ve hazne içerisindeki nem muhafaza edilebilmektedir. Bu durumda yüksek irtifalarda mendilin kuruması problemi aşılabilmiştir. Belirlenen kanal çap ölçüsü, boyu ve formu sonrası prototip üretimi gerçekleştirilen,iç form prototipleri 7 ayrı Türk Hava Yolları uçağına test amaçlı yüklenerek, yolcu deneyimleri gözlemlenmiştir. Bir ay süren incelemeler sonrası iç form teker teker kopma fonksiyonunun sorunsuz çalıştığı tespit edilmiş, ayrıca kuruma sorunu da çözülmüştür. Daha sonar ürüne estetik ve kurumsal bir görünüm kazandırmak amaçlı çalışmalara başlanır. Bu doğrultuda ürünün hazneye montaj kolaylığı açısından tutma formu gerekmektedir. 6

7 Uçak kabin içi inovatif ürünler ve eklemeli imalat ile üretimi,c.irfan Çalışkan 4.2.DIŞ FORM TASARIM SÜRECİ: Tasarım iç fonksiyon özelliklerinin netleşmesi ile dış form çalışmasına başlanır. Dış formda kenarları oval görünüm tercih edilirken kenarlarda yer alan 2 adet kanal tutma formu olarak belirlenmiştir. (Resim8, Fotoğraf 4) Resim 8, Fotoğraf 2 deki tutma formunun hostes kullanımına uygun olmaması; uzun tırnak ile kavranma zorluğu nedeniyle Fotoğraf 4 formu tasarlanmıştır. (Resim9) Resim8: ( Fotoğraf 1:Uçak içi deneme sürecinden görüntü, Fotoğraf 2: Kapak dış tutma formu denemesi, Fotoğraf 3: Onaylanan ürünün üretim optimizasyonu, Fotoğraf 4: Onaylanan tutma formu, Fotoğraf 5:Hafiletme amaçlı iç formda denemesi yapılan delikli yapı. İç form sonrası dış görünüm ve fonksiyon tasarımı sonuçlanan ürünün onaylanması sonrası Türk Hava Yolları uçakları için üretimi yapılarak kurum renklerine boyanan ürünler endüstriyel ambalaj ile kullanıma sunulmuştur. (Resim 6, Fotoğraf 4) 7

8 ISIDE International Symposium on Industrial Design Engineering, September 2017, Nevşehir,Turkey Resim9: Kapak iç formu kesit incelemesi. REFERANSLAR: Traffic-in-2014.aspx). 4. International Civil Aviation Organization, Civil Aviation Statistics of the World and ICAO staff estimates. 5. Prof.Dr.Fevzi Yılmaz,Yrd.Doç.Dr.Ebubekir Koç,Mustafa Tekkeşin,Production of Metallic Parts by Additive Manufacturing,IMMC 17,International Metallrgy & Materials Congress. 6. Prof.Dr.Fevzi Yılmaz, Üretim Süreçlerinde Devrim ve Endüstri 4.0,Dünya Gazetesi,Türkiye, Prof.Dr.Fevzi Yılmaz,Yrd.Doç.Dr.Ebubekir Koç,M.Esad Arar,3D Baskı ile Hızlı Prototip ve Son Ürün Üretimi,Türk Mühendis ve Mimar Odaları Birliği Metalurji Mühendisleri Odası,Sayı