İMALATA GİRİŞ 1. İmalat Nedir? 2. İmalat Malzemeleri 3. İmalat yöntemleri 4. Üretim Sistemleri 5. Ders planı Teknolojik Ekonomik Tarihi İmalatın Önemi İmalat Teknolojik olarak Önemlidir İmalatta En Çok Katma Değer Yaratan İlk 15 Ülke 1990-2010 Teknoloji Toplumun ve onu oluşturan bireylerin ihtiyaç duydukları ya da arzuladıkları şeylerin sağlanması için bilimin uygulamasıdır. Teknoloji toplumun ya da bireylerin daha iyi yaşamasına yardım eden ürünleri sağlamaktadır Bu ürünlerin ortak tarafı nedir? Hepsi imal edilmektedir. İmalat teknolojinin mümkün olmasını sağlayan temel faktördür. Hızla gelişmekte olan ülkelerin dünya imalatı içindeki payları giderek artmakta Ekleme: Yrd.Doç.Dr. Sunal Ahmet PARASIZ, Sakarya Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, 2016 İmalat Ekonomik Açıdan Önemlidir İmalat Sektöründe Dünya Ülkelerinin Payı 1990-2008 Hızla Gelişmekte olan ekonomiler küresel ölçekte imalatta üst basamaklara çıkmaktadır İmalat ülkelerin zenginleşmesinin bir yoludur. Ekleme: Yrd.Doç.Dr. Sunal Ahmet PARASIZ, Sakarya Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, 2016 ekleme: Yrd.Doç.Dr. Sunal Ahmet PARASIZ, Sakarya Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, 2016 1
İmalat Tarihsel Açıdan Önemlidir Özellikle yeni çağdan başlayarak eşya ve silah yapımında daha iyi olan medeniyetler daha başarılı olmuştur. Daha iyi eşyalar (zanaat eserleri) insanların daha rahat yaşamasını sağlamıştır Daha iyi silahlar savaşlarda üstünlük sağlamış, böylece ülke topraklarının genişletilmesini sağlamıştır İmalat Kelimesinin Etimolojisi Türkçe de kullandığımız imalat kelimesi, Arapça ml kökünden gelen, işletme, işe koşma, işler hale getirme anlamına gelen imal sözcüğünden türemiştir. İmal Arapça da iş yapma anlamına gelen amal (amel) sözcüğünün mastar halidir. Çeviri/Düzenleme/ekleme: Yrd.Doç.Dr. Sunal Ahmet PARASIZ, Sakarya Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü,2016 Ekleme: Yrd.Doç.Dr. Sunal Ahmet PARASIZ, Sakarya Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü, 2016 İmalat İngilizcede Manufacture Olarak Geçer Manufacture kelimesi manus (el) ve factus (yapmak) olmak üzere Latince iki kelimeden türemiştir; bu iki kelimenin beraber kullanılması el yapımı anlamına gelir. El yapımı manufacture kelimesinin ilk kullanılmaya başlandığı M.S. 1567 tarihi civarında kullanılan imalat yöntemlerini doğru bir şekilde tarif etmekteydi. Günümüzde çoğu imalat işlemleri bir işçi gözetiminde mekanize ya da otomatik olarak çalışan ekipmanlar ile gerçekleştirilmektedir. Şekil 1.1 (a) Teknik bir işlem olarak imalat (Türkçeleştirilmiş hali Yrd.Doç.Dr. Ali Gökşenli nin sunuşundan alınmıştır) İmalat Teknoloji Açısından Parça ya da ürünlerin meydana getirilmesi için fiziksel ya da kimyasal işlemlerin uygulanmasıyla başlangıç malzemesinin geometri, özellik ve/veya görüntüsünün değiştirilmesidir. İmalat montajı da kapsar Hemen hemen her zaman bir dizi işlem ile gerçekleştirilir Şekil 1.1 (b) Ekonomik bir işlem olarak imalat (Türkçeleştirilmiş hali Yrd.Doç.Dr. Ali Gökşenli nin sunuşundan alınmıştır) İmalat Ekonomi Açısından Bir ya da daha fazla işlem ve/veya montaj işlemi ile malzemelerin daha değerli ürünlere dönüştürülmesidir. İmalat, şekil ya da özelliğinin değiştirilmesi ya da diğer malzemelerle birleştirilmesiyle malzemelere değer katar. Çeviri/Düzenleme/ekleme: Yrd.Doç.Dr. Sunal Ahmet PARASIZ, Sakarya Üniversitesi, Makine Mühendisliği Bölümü İmalat Endüstrileri Endüstri mal ve hizmet sunan ya da üreten işletme ve kuruluşlardan oluşur Endüstriler aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir: 1. Temel (Birincil) Endüstriler- doğal kaynakları işler ya da kullanır, ör. tarım, madencilik 2. İkincil Endüstriler- birincil endüstrilerin çıktısını alıp tüketici ya da sermaye mallarına dönüştürür - temel faaliyet imalattır. 3. Üçüncül Endüstriler- hizmet sektörü 2
Ürün Çeşitliliği İmalat Endüstrileri - devam İkincil endüstriler, imalat, yapı ve enerji üretimini kapsar İmalat bu dersin konusu dışında olan giyim, içecek, kimyasal madde ve gıda işleme gibi bazı endüstrileri de kapsar Bu derste, somun cıvata, dövme parçalar, otomobiller, uçaklar, seramik parçalar gibi teknik ürünlerin imalatı konu edinilmiştir. Üretim Miktarı Q Bir fabrikanın üretim miktarı Q, o fabrikada çalışan, imkan ve süreçlerin organize edilme biçimi üzerinde önemli bir etkisi vardır Yıllık üretim miktarı üç farklı aralığa ayrılabilir: Üretim Aralığı Yıllık Miktar Q Düşük ölçekli üretim Orta ölçekli Üretim Yüksek ölçekli üretim 1-100 birim 100-10,000 birim 10,000 - milyonlarca Ürün çeşitliliği P Fabrika İşlemlerinde P ile Q arasındaki ilişki Ürün çeşitliliği P bir tesiste üretilen farklı ürün tip ve modellerini belirtir Farklı ürünlerin farklı özellikleri vardır Farklı pazarlara yönelik olabilir Bazıları diğerlerine göre daha fazla parçadan oluşabilir Her sene bir fabrikada üretilen farklı ürün tipleri sayılabilir Bir fabrikada yapılan ürün tipi sayısının yüksek olması, yüksek ürün çeşitliliğini gösterir Düşük Orta Yüksek Üretim miktarı Şekil 1.2 P-Q arasındaki ilişki (Türkçeleştirilmiş hali Yrd.Doç.Dr. Ali Gökşenli nin sunuşundan alınmıştır) Ürün Çeşitliliği Hakkında P kantitatif (sayısal) bir parametre olmasına karşın, Q ya göre daha muğlak bir ölçüttür, farklı tasarımların sayısı, tasarımların birbirlerinden ne kadar farklı olduğu hakkında bilgi vermez Yumuşak ürün çeşitliliği- ürünler arasındaki küçük farklar, ör., aynı üretim hattında imal edilen ve çok sayıda ortak parçaya sahip otomobil modelleri Sert ürün çeşitliliği- önemli farklara sahip ürünler, ör., varsa bile sadece az sayıda ortak parça içeren, küçük bir otomobil ile büyük bir kamyon İmalat Kapasitesi Bir imalat fabrikası, sınırlı sayıda malzemeyi daha değerli ürünlere dönüştüren işlem ve sistemlerden (ve tabi ki çalışanlardan) meydana gelir. İmalatın üç bileşeni olan- malzeme, işlem, ve sistem - modern imalatın konusudur. İmalat kapasitesi: 1. Teknolojik işlem kapasitesi 2. Ürünlerin fiziki sınırları 3. Üretim kapasitesi 3
1. Teknolojik İşlem Kapasitesi Bir tesiste bulunan imalat yöntemleri ile ilgilidir. Bazı imalat yöntemleri bazı malzemeler için uygundur Fabrika belirli bir yöntemde uzmanlaştığında, belirli bazı malzemelerde de uzmanlaşmış olur Sadece fiziksel yöntemleri değil fabrika çalışanlarının uzmanlığını da kapsar Örnek: Bir talaşlı imalat atölyesinde sac haddeleme işi gerçekleştirilemez Bir çelik üretim tesisinde otomobil üretilemez 2. Fiziksel Ürün Sınırları Bir tesiste gerçekleştirilen, belirli imalat yöntemleri için, tesiste imal edilebilecek parça ya da ürünlerin boyut ve ağırlığı sınırlıdır. Ürün boyut ve ağırlığı: Üretim ekipmanlarını Malzeme taşıma ve yerleştirme ekipmanlarını etkiler. Üretim, malzeme taşıma ve yerleştirme ekipmanları ve tesis büyüklüğü belirli boyut ve ağırlık aralığında bulunan ürünlere göre planlanmalıdır. 3. Üretim Kapasitesi Belirli bir zaman (ör: ay ya da yıl) ve işlem koşullarında bir fabrikanın üretebileceği maksimum miktar olarak tanımlanır. İşlem koşulları haftalık vardiya sayısı, vardiya süresi, çalışan sayısı, vs.belirtir. Genellikle bir tesiste üretilen araba sayısı ya da çeliğin tonajı gibi üretim çıktı birimleri ile ölçülür. Fabrika kapasitesi olarak ta adlandırılır. İmalat Malzemeleri Mühendislik malzemelerin çoğu üç temel kategoriden birine dahildir: 1. Metaller 2. Seramikler 3. Polimerler Kimayasal yapıları farklıdır Mekanik ve fiziksel özellikleri farklıdır Bu farklar, ürünlerin imalatında kullanılabilecek imalat yöntemlerini etkiler İmalat Yöntemleri Şekil 1.4 imalat Yöntemlerinin Sınıflandırılması Aşağıdaki gibi iki gruba ayrılabilir: 1. İşlem uygulanan her işlem, her hangi bir durumda bulunan iş malzemesini (işlem öncesine göre) daha gelişmiş bir duruma dönüştürür Başlangıç malzemesinin geometrisini, özelliklerini ya da görüntüsünü değiştiren işlemler 2. Montaj işlemleri- iki ya da daha fazla parçanın birleştirilmesi (Türkçe ye çevirilmiş hali Yrd.Doç.Dr. Ali Gökşenli nin sunuşundan alınmıştır) 4
Şekillendirme Yöntemleri 4 1. Katılaştırma yöntemleri- başlangıç malzemesi ısıtılmış bir sıvı ya da yarısıvıdır 2. Toz işleme yöntemleri başlangıç malzemesi toz parçacıklardan ibarettir 3. Deformasyon yöntemleri başlangıç malzemesi sünek bir katıdır (çoğunlukla metal) 4. Malzeme uzaklaştırma yöntemleribaşlangıç malzemesi sünek ya da gevrek bir katıdır Yüksek Ölçekli Üretim Genellikle seri üretim olarak adlandırılır Ürüne olan talep yüksektir İmalat sistemi ürünün imal edilmesine vakf edilmiştir Seri üretim iki kategoriye ayrılır: 1. Miktar üretimi 2. Üretim hattı ile Miktar Üretimi Çelik üretim tesisinde, yaklaşık 1650 C de olan yüksek fırında elde edilmiş eriyik pik demir oksijen fırınına dökülürken çekilmiş bir fotoğraf. Parçaların tek bir makinada ya da az sayıda makine ile seri üretimi Tipik olarak özel takımları olan standart makineler kullanılır Ekipman tam zamanlı olarak tamamıyla bir parçanın ya da ürün tipinin imalatına adanır. Miktar üretiminde kullanılan tipik yerleşimler İşlem (proses) yerleşimi ya da hücre yerleşimidir. Paletli bir mekik tarafından beslenen İki yatay talaşlı imalat merkezinden oluşmuş bir imalat hücresi (Cincinnati Milacron firmasının izniyle). Bir torna merkezinde yükleme ve boşaltma görevi yapan iki tutmaçlı bir robot kolu (Cincinnati Milacron izniyle). 5
Photomicrograph of the cross section of multiple coatings of titanium nitride and aluminum oxide on a cemented carbide substrate (photo courtesy of Kennametal Inc.). Bir CNC (Bilgisayar numerik kontrollü) torna merkezinde gerçekleştirilen yüksek hızlı bir tornalama işlemi sırasında uçuşan talaşlar (photo courtesy of Cincinnati Milacron). A batch of silicon wafers enters a furnace heated to 1000 C (1800 F) during fabrication of integrated circuits under clean room conditions (photo courtesy of Intel Corporation). Büyük bir boru kesidinde ark kaynağı yapan iki kaynak ustası (Lincoln Electric Company izniyle). Montajdan önce yapıştırıcının (adezif) parça üzerine otomatik olarak sürülmesi (EFD, Inc. iziniyle). Motor montaj hattında montaj işçileri (Ford Motor Company izniyle). 6
Boeing 777 montaj işlemeleri (Boeing Commercial Airplane Co. İzniyle). 7