Daha kısa sürede daha iyi sonuçlar-Optimizasyon ile parça kalitesini arttırma

Döküm sektöründe başarılı olabilmek ve kaliteli parçalar üretebilmek için optimum yolluk ve besleyici sistemleri tasarlamanın yanı sıra proses parametrelerinin, tüm varyasyonlara rağmen kalite kriterlerini karşılaması gerekmektedir. Ayrıca, firma karlılığını pozitif tutmaya devam edebilmek adına tüm bu süreçlerde kalite ile maliyetler arasında da dengeyi sağlamak çok önemli bir husustur.

Bu hedeflere ulaşabilmek amacıyla Brezilya’da bulunan Schulz işletmesi Otonom Mühendislik aracından yararlanabilmek için MAGMASOFT® kullanmaya başladı ve elde edilen sonuçlar geleneksel simülasyon aracı ile karşılaştırıldı. Varılan sonuç gayet ikna ediciydi: yeni araç ile daha kısa sürede daha verimli sonuçlar alınabiliyordu.

Sfero parçalar genellikle çok katı kalite kriterlerine sahiptir. Bu kriterleri karşılayabilmek ve parçanın kullanım koşullarında herhangi bir olumsuzluğa sebep olmamasını sağlamak için parçanın iç yapısının homojenliği büyük önem taşımaktadır. Geleneksel simülasyon aracı ile Otonom Mühendislik ve sanal analiz araçları arasında kıyaslama yapabilmek amacıyla bu çalışmada kritik güvenlik kriterleri taşıyan bir süspansiyon parçası tercih edildi.

İlk tasarımda tercih edilen besleyici sisteminin parçada ciddi derecede poroziteye sebep olduğu tespit edildi. Porozite oranını minimuma indirmek ve parçada optimum kaliteyi sağlayabilmek amacıyla besleyici sisteminin gözden geçirilmesine karar verildi. Farklı tasarımlar ve farklı boyutlarda besleyiciler denendi ve bu seçimler geleneksel yaklaşım izlenerek işletmedeki uzmanların insiyatifine bırakıldı. Her bir versiyon ayrı ayrı simüle edildi ve elde edilen analizler karşılaştırıldı. Sonuçlar neticesinde uzmanlar sonraki değişiklikleri belirledi ve tüm bu adımlar tekrarlandı.

25 farklı versiyon ile yapılan ve iki hafta süren denemelerden sonra elde edilen simülasyon verilerinde porozite değerlerinde bir düşüş olduğu tespit edildi. Ancak yine de MAGMASOFT® üzerinde parçada görülen porozite oranı bazı uygulamalar için döküm parçanın reddedilebileceğini göstermekteydi (Figür 1).

Figür 1: Geleneksel metot ile yapılan çalışma sonrası bir miktar porozitenin bulunduğu parça kesitinde açıkça görülüyor

Figür 1: Geleneksel metot ile yapılan çalışma sonrası bir miktar porozitenin bulunduğu parça kesitinde açıkça görülüyor

Schulz firması poroziteyi gidermek amacıyla bu kez MAGMASOFT® Otonom Mühendislik aracını kullanarak bir çalışma daha yapmaya karar verdi. Hedef kriterler minimum porozite ve maksimum verim olarak belirlendi ve yolluk ve besleyiciler üzerindeki değişiklikler parametrik bir şekilde MAGMASOFT® kullanılarak düzenlendi ve sistematik bir şekilde analiz edildi. Ayrıca, alaşım kompozisyonunda karbon ve silis değerleri üzerinde standarda bağlı kalınarak bazı değişiklikler denendi ve farklı döküm sıcaklıkları incelendi. Buradaki amaç ise besleyici sisteminin döküm prosesinde meydana gelebilecek farklılıkları sönümleyecek kadar ideal olup olmadığını görmekti.

Kalite ve maliyet kriterlerine bağlı kalınarak 120 farklı tasarım otomatik olarak simüle edildi ve değerlendirildi. Optimum sonuçların 85mm çapında besleyici kullanımında ve 3.3% C ile 2.3% Si kompozisyonunda sağlandığı tespit edildi. Döküm sıcaklığının porozite üzerinde nispeten daha az etkili olduğu görüldü ve ideal sıcaklığın yaklaşık 1380°C olduğu belirlendi (Figür 2).

Figür 2: Paralel diyagramda en iyi besleyici-yolluk kombinasyonu ile birlikte ideal proses parametrelerinin tespiti

Figür 2: Paralel diyagramda en iyi besleyici-yolluk kombinasyonu ile birlikte ideal proses parametrelerinin tespiti

Figür 3 te görüldüğü üzere optimize edilmiş parça kesitinde hiçbir poroziteye rastlanmamıştır!

Figür 3: Optimizasyon sonrası parça kesiti. Sıfır porozite.

Figür 3: Optimizasyon sonrası parça kesiti. Sıfır porozite.

Geleneksel metot ile MAGMASOFT® kullanılarak yapılan simülasyon çalışmaları kıyaslandığında MAGMA’nın sağladığı avantajlar net olarak karşımıza çıkmaktadır. Sanal Analiz aracının sistematik bir şekilde kullanılmasıyla yapılan çalışma kısa sürede kalite üzerinde büyük gelişim sağlamıştır. Geleneksel metot ile yapılan çalışma yaklaşık 2 hafta sürerken, MAGMASOFT® Otonom Mühendislik aracı ile yapılan çalışma sadece 4 günde tamamlanmıştır (Figür 4).

Figür 4: Geleneksel metot ile sanal analiz aracı ile gerçekleştirilen optimizasyon çalışmaları süreçleri için gereken sürelerin karşılaştırılması

Figür 4: Geleneksel metot ile sanal analiz aracı ile gerçekleştirilen optimizasyon çalışmaları süreçleri için gereken sürelerin karşılaştırılması

İlk çalışmada yaklaşık 33.5 adam/saat mesai harcanırken Otonom Mühendislik aracı sadece 5.75 adam saat gerektirmiştir. Böylelikle, proje için harcanan süre 83% oranında azalmış ve diğer projelerde yapılacak verimlilik ve optimizasyon çalışmalarına daha fazla zaman sağlanmıştır.

70’ten fazla ülkeye parça ihraç eden Schulz firması ağırlık olarak otomotiv ve kompresör parçaları üretmektedir. Brezilya‘nın en büyük demir dökümhanelerinden biri olan işletmenin kurulu kapasitesi 92.500 ton/yıldır. 2006 yılından bu yana MAGMASOFT® kullanılan firmada, ürün geliştirme sürecinin ilk aşamalarından itibaren tüm araçlar sistematik bir şekilde kullanılmakta ve bu sayede kalite/maliyet açısından en verimli sonuçlara kolayca ulaşılmaktadır. Üstün kalite felsefesi doğrultusunda firma birçok kuruluş tarafından en iyi tedarikçi ödülüne layık görülmüştür.