Yüksek Kalite, Düşük Maliyet

Soğuk kamara basınçlı döküm hafif alaşımlı parçaların seri üretiminde en çok tercih edilen üretim metodudur. Günümüzde toplam dünya üretiminin yaklaşık yarısı bu metot ile gerçekleştirilmekte olup bunun yanında özellikle otomotiv sanayine yönelik üretilen parçalarda kalite beklentisi günden güne artmaktadır. Studio DSM (İtalya) firması tarafından, alüminyum malzemeden üretilen ve kendine özgü fonksiyonlara sahip bir otomotiv parçasında (Figür 1) gerçekleştirilen geliştirme projesinde; düşük maliyetli ve kalite kriterlerini karşılayan bir parça tasarımının ne derecede önemli olduğu açıkça görülmektedir. Söz konusu parça, yapıda yağ sızıntısını önlemek amacıyla kullanılan bir hidrolik contanın muhafazası olarak kullanılmakta olup; yapısal mukavemete doğrudan etki eden ve ciddi kalite beklentileri bulunan bir bileşendir

Figür 1 - Parça

Parça üzerindeki yüksek kalite beklentileri, Studio DSM mühendislerini ilk adımda kalıp performansının sanal analizini yaparak parça bütünlüğünü etkileyebilecek (Figür 2) olası hataları tespit etme yoluna yöneltti. İlk tasarımın sanal analizi çok kritik bir durumu ortaya çıkardı: katılaşma evresi sonucunda sağlıklı bir iç yapı ortaya çıkmıyor ve hidrolik contayı koruması beklenen parçada önemli miktarda çekinti meydana geliyordu.

Figür 2 – İlk tasarım

Mühendisler analiz sonuçları sonrasında parçanın yolluk sistemi üzerinde yapılabilecek değişiklikleri gözden geçirmeye başladı ve özellikle hava boşluklarını minimize ederek çekinti miktarını azaltma hedefiyle parçanın en ağır bölgesine odaklanıldı. Söz konusu değişiklikte hem operasyon maliyetlerini hem de kalıp bakım süresini de azaltmak amacıyla tasarımcılar Figür 3’te görülen 4 gözlü kalıp tasarımını denemeye karar verdiler. Yeni tasarımın parçanın ağır bölgesindeki iç yapı hatalarını önemli ölçüde azalttığı belirlendi.

Figür 3 – Yeni tasarım

Söz konusu kriterleri karşılayan tasarım belirlendikten sonra uygun bir termal kontrol sistemi (Figür 4) oluşturuldu.

Figür 4 – Termal kontrol sistemi tasarımı

Akabinde gerçekleştirilen simülasyonlarda ise soğutma kanallarının boyutları ve ilişkili proses parametreleri de görsel olarak test edildi.

Figür 5 – İlk ve yeni tasarımdaki porozite analizleri

Yapılan analizler sonrasında Figür 5 ile 6’da görülen sonuçların beklenen iyileştirmeleri doğrulaması ile birlikte deneme üretimine geçilmesine karar verildi.

Figür 6 – Parçanın tomografik analizi

Final simülasyonunda tespit edilen proses parametreleri ve yeni tasarım ile gerçekleştirilen deneme üretiminde sonuçların gayet tatmin edici olduğu görüldü. Deneme sonrası yapılan incelemelerde ise en dikkat çekici sonucun çok az bir geliştirme süresine rağmen parça kalitesinin beklenenden çok daha yüksek olması ve buna karşın maliyetin oldukça düşük olmasıydı.

Parçanın sanal analizi üzerinde çalışan Stefano Chiarello (Tasarımcı - Studio DSM) proje sonuçlarını şöyle değerlendirdi: “Karar verme süreçlerinde simülasyon yazılımının faydasını bir kez daha yakından görmüş oldum. Çünkü, simülasyon sonuçlarından ayrı olarak, kendi tecrübelerime göre yaptığımız değişikliklerin ciddi risk taşıdığını düşünüyordum..”