Continental AG & MAGMASOFT® Küresel İş Birliği: “İlk Seferde Doğru Üretim”

Continental Automotive Technologies bünyesindeki Otonom Ulaşım ve Güvenlik bölümü Hidrolik Fren Sistemleri (HBS) iş birimi, binek otomobiller için fren sistemleri ve araç dinamikleri kontrol sistemleri gibi aktif ve pasif güvenlik teknolojileri geliştirerek üretim ve entegrasyonunu sağlıyor. 2017 yılında "ilk seferde doğru üretim" stratejisini benimseyen birim, döküm tasarımlarının uygulanabilirliğini garanti altına almak amacıyla özel bir girişim başlattı. Girişim içerisinde MAGMASOFT®’un Continental bünyesindeki süreçlere nasıl dahil edildiğini, sonraki uygulama süreçlerini ve bugüne kadarki başarıları birlikte keşfediyoruz.

Fren kaliperlerinin geliştirilmesinde döküm parçalar önemli bir rol oynadığından Continental grubu Ar-Ge biriminde dökümle ilgili tüm konularda araştırmalar yapmak için 2018'de bir Döküm Yetkinlik Merkezi (CCC) ekibi oluşturuldu. "İlk seferde doğru üretim" hedefine ulaşmak için, tasarımların dökülebilirliğini daha iyi anlamak noktasında Continental HBS birimi üstün MAGMASOFT® yaklaşımından faydalanmayı tercih etti.

Ekibe kısa süre içerisinde tasarımda ve tedarikçi kalite yönetiminde (SQM) CCC'ye destek veren diğer çalışanlar da katıldı. Çalışmanın odak noktasını, fren kaliperi ağırlığının yaklaşık %60'ını oluşturan sfero döküm parçalar oluşturuyordu. Ekip ilk etapta fren, muhafaza, piston, fren pabuçları ve yay elemanlarından oluşan (Şekil 1) tipik bir ön aks kaliper sistemini yeniden ele almayı planladı.

Döküm parçalar her bir müşterinin frenleme performansı, ağırlık ve sertlik gibi özel isteklerini karşılamak için tekerlek muhafazasındaki tasarım alanı içinde ayrı ayrı tasarlanıyor. Ön tasarım aşamasında parçanın dökülebilirliğinin değerlendirilmesi tedarikçiler ve son müşteriler arasındaki muhtemel kalite hatalarının giderilmesinde büyük fayda sağlayacak niteliğe sahip.

Continental grubu nispeten karmaşık tasarımları ve kritik dökülebilirlikleri nedeniyle, iç simülasyon faaliyetlerinin değerlendirilmesi için pilot proje olarak muhafaza parçasını seçti, Şekil 1 (ortada). Muhafaza parçaları genellikle fren balatalarını rotora bastırmak için kenetleme kuvvetini uygulama ve bu sayede arabayı yavaşlatacak fren torku için gerekli sürtünme kuvvetleri oluşturma görevini görüyor.

160 barlık bir hidrolik basınç uygulandığında, döküm parça hafifçe saparak, silindirin tabanı ile piston arasında artan bir hidrolik hacmine neden oluyor. Bu ilave fren sıvısı hacmine "hacim tüketimi" deniyor ve fren kaliperinin sertliği için temel kriter olarak biliniyor, Şekil 1 (sağda).

Şekil 1: Fren sistemi, dökülebilirliği kritik muhafaza ve yük özellikleri

Şekil 1: Fren sistemi, dökülebilirliği kritik muhafaza ve yük özellikleri

Fren sistemleri araçların yaysız ağırlığının bir parçası olduğundan, geliştirme hedefleri mümkün olan en düşük maliyetle muhafazanın sertliği ve ağırlığı arasındaki en iyi dengeyi sağlamak olarak belirleniyor. Sıkıştırma kuvvetinin hidrolik basınç kullanılarak uygulanma gerçeği, döküm muhafazanın sağlamlığı ile ilgili özel gereklilikler olduğu anlamına geliyor ve sızıntı riskini ortadan kaldırmak için özellikle silindir alanında başta porozite gibi döküm hatalarının bulunmaması isteniyor.

Geleneksel ürün geliştirme çalışmalarında, Ar-Ge sürecinin geç bir aşamasında ortaya çıkacak işlevsel bir hata, haftalarca gecikmeye yol açabiliyor ve döküm parçasının yeniden tasarımı, simülasyon, üretim ve numunelerin incelenmesi gibi ek süreçler planlanmamış maliyetlere neden olabiliyor. Çoğu zaman döküm takımları üzerinde oldukça maliyetli modifikasyonlar ve mümkün olmadığı durumlarda ise tamamen yeni takımlar üretilmesi gerekiyor.

Continental ekibi üstün MAGMASOFT® yaklaşımını kullanarak, henüz tasarım aşamasında, döküm kusurlarından arınmış muhafaza parçaları üretimini garanti altına alarak, grup bünyesinde döküm simülasyonu tecrübelerini artırmayı ve uzmanlar yetiştirmeyi de hedefliyordu.

MAGMASOFT'un süreçlere dahil edilmesi çerçevesinde, Continental Döküm Yetkinlik Merkezinin planı aşağıdaki gibi belirlendi.

  • Mümkün olan en erken aşamada dökülebilirliğe ilişkin ön tasarımların incelenerek fizibilite sorunları yaratan sonraki tasarım değişikliklerinin önlenmesi,
  • Grup içerisinde döküm simülasyonu konusunda uzmanlık geliştirilmesi,
  • Katılaşma sürecinden kaynaklanan kusurların daha iyi anlaşılması, ör. Çekinti porozitesi,
  • Hatalara karşı etkili önlemler geliştirilmesi ve yerelleştirilmiş tasarımlardan kaçınmak için dünya çapında tedarikçi tabanının potansiyel kalite aralığının tahmin edilmesi,
  • Küresel platformlar için sağlam döküm tasarımlarının geliştirilmesi.

Ayrıca, tüm simülasyon sonuçlarına tam erişim sağlanmasının kök nedenlerin daha detaylı incelenmesini sağlayacağı belirtilerek; birden fazla perspektifteki kriterleri sağlamak için Tasarım / FEA simülasyonu gibi ilgili tüm ekiplerle verilerin paylaşılması kararlaştırıldı (ör. dış şekli değiştirmeden daha az ek ağırlık).

Continental HBS'de MAGMASOFT®'un uygulama süreci Ekim 2017'de başladı ve MAGMA ekibi tarafından da yoğun bir şekilde desteklendi. Süreç boyunca, Şekil 2'de de görülen, önemli kilometre taşları şunlardı:

  • MAGMAacademy aracılığıyla dökme demir için giriş ve proses eğitimleri verilmesi,
  • Continental’in gereksinimlerine uyarlanmış 1. standart simülasyon modelinin geliştirilmesi,
  • Gerekli verilerin sağlanması ve uyarlanması,
  • Continental’in bu girişiminin açıkça iletilmesi ve iş birlikleri kurulması için dünya çapındaki kilit tedarikçilerin ziyaret edilmesi.
Şekil 2: MAGMASOFT®’un Continental süreçlerine dahil olma aşamaları: (a) MAGMAacademy bünyesinde ürün ve proses eğitimleri, (b) MAGMA desteğiyle standart bir simülasyon modelinin tanımlanması, (c) Küresel bazda entegrasyon ve tedarikçi geliştirme çalışma

Şekil 2: MAGMASOFT®’un Continental süreçlerine dahil olma aşamaları: (a) MAGMAacademy bünyesinde ürün ve proses eğitimleri, (b) MAGMA desteğiyle standart bir simülasyon modelinin tanımlanması, (c) Küresel bazda entegrasyon ve tedarikçi geliştirme çalışma

Döküm prosesine dair ayrıntılı veriler bulunmaması sebebiyle, standartlaştırılmış bir simülasyon modelinin ve simülasyon prosedürünün oluşturulması çok önemliydi. MAGMA desteğiyle muhafazaların seri üretiminde kullanılan çok gözlü takım, basitleştirilmiş bir tek gözlü standart simülasyon modeline dönüştürüldü. MAGMASOFT®’un bütünleşmiş parametrik geometri veri tabanı sayesinde standart düzene ait yolluk ve besleyici sistemi düzenlerinin kolayca değiştirilebilmesi proje bazlı özel uygulamalara kolaylıkla adaptasyonu mümkün kılıyordu (Şekil 3).

Şekil 3: Parametrik geometri veri tabanının kullanılmasıyla kompleks modelden standart bir simülasyon modelinin oluşturulma aşamaları

Şekil 3: Parametrik geometri veri tabanının kullanılmasıyla kompleks modelden standart bir simülasyon modelinin oluşturulma aşamaları

Tüm bu faaliyetlerin ilk başarısı, tedarikçi veri tabanı ve Continental laboratuvarlarının desteğiyle birlikte, Döküm Yetkinlik Merkezi’nin Şekil 4'te gösterilen tedarikçi simülasyon sonuçlarını çok hızlı bir şekilde tahmin edebilmesi oldu. Bu sonuç güvenilir dahili fizibilite çalışmaları için atılan çok büyük bir adım niteliğindeydi.

Şekil 4: Simülasyon tahminlerinin sürekli artan örtüşme oranı

Şekil 4: Simülasyon tahminlerinin sürekli artan örtüşme oranı

"İlk seferde doğru üretim" stratejisinin başarısının ölçülmesindeki en önemli kriter; ürün başına döküm tasarım döngülerinin ortalama sayısı olarak biliniyor ve Şekil 5’te görüldüğü üzere, 2018'de MAGMASOFT® döküm simülasyonunun kullanılmaya başlanmasından bu yana, 2019’da gerçekleşen döngü sayısının belirlenen hedeften önemli ölçüde daha düşük olduğu açıkça görülüyor. Sonuçlar doğrultusunda 2020 hedefi de “ilk seferde doğru üretim” girişimiyle paralel olacak şekilde belirlendi.

Şekil 5: Continental & MAGMASOFT® projesinin faydalarını doğrulayan temel performans göstergeleri

FŞekil 5: Continental & MAGMASOFT® projesinin faydalarını doğrulayan temel performans göstergeleri

Almanya, Frankfurt'taki Continental HBS biriminin bu başarılı uygulamasına ve tedarikçilerin olumlu geri bildirimlerine dayanarak, MAGMASOFT® ile küresel bazda döküm simülasyonu geliştirilmesine karar verildi.

Şu anda Avrupa, ABD, Meksika, Çin ve Japonya'dan giderek daha fazla sayıda meslektaş, CCC ve döküm simülasyon faaliyetlerine kademeli olarak entegre ediliyor.

MAGMA ve döküm tedarikçilerinin yakın işbirlikleri sayesinde döküm simülasyon sonuçlarının tahmin kalitesinin sürekli olarak iyileştirilebileceğini gören Continental grubu, son üç yıldır MAGMASOFT® ile devam eden geliştirme faaliyetlerini desteklemek için simülasyon modellerini ve ilgili laboratuvar verilerini MAGMA ve tedarikçileriyle paylaşmaya devam ediyor

Şekil 6, tüm katılımcıların MAGMAiron'da yeni geliştirilen besleme tahminlerini kullanarak korelasyonu doğrulamak ve garanti etmek için gerekli verileri sağladığı bu işbirliğinin önemli bir parçası olarak gözler önüne seriyor.

Continental, yeni metodolojinin kapsamını daha da genişleterek; gelişmiş fren sistemlerinin tedariğini sağlamak için küresel bazda tüm tasarım, kalite ve tedarik zinciri ekipleriyle paylaşmaya kararlı olduğunun altını çiziyor.

Şekil 6: Gelişmiş besleme simülasyonuna dayalı CT taramaları ile porozite bulgularının doğrulanması

Şekil 6: Gelişmiş besleme simülasyonuna dayalı CT taramaları ile porozite bulgularının doğrulanması

Continental Hakkında

1871'de kurulan Continental AG, araçlar, makineler, trafik ve ulaşım için güvenli, verimli, akıllı ve uygun fiyatlı çözümler sunan bir teknoloji şirketidir. Continental, 59 ülkede 595 lokasyonda Otomotiv, Aktarma Organları ve Kauçuk Teknolojileri iş birimlerinde 240.000'den fazla çalışanı ile dünyanın en büyük otomotiv tedarikçilerinden biridir. Bu nedenle Continental, özellikle Otomotiv ve Aktarma Organları Teknolojileri iş birimlerinde olmak üzere dünya çapındaki en büyük döküm alıcılarından biri konumunda.