Talep üzerine baskı yapan bir üretim tesisi

Nurnberg’in kuzeyinde bir üniversite şehri olan Erlangen’deki Siemens yerleşkesinde bulunan iki katlı bir bina aslında hiç de bir yedek parça üretim tesisiymiş gibi durmuyor. Ne bir bacası ne bir makine holü ve ne de bir montaj hattı var. Geniş pencereleri, katlanmış jaluzileri ve tertemiz görünümlü pırıl pırıl pırıldayan koridorları var. Ancak bu koridorlardaki kaplamalı kapıların ardında Siemens’in Ulaşım Bölümü, yedek parçaların yepyeni bir çağını başlatmakla meşgul. Çünkü burada yedek parçalar, metal bloklardan kalıba dökülerek veya dövülerek üretilmek yerine yazıcılarda basılıyor. Şirket 3D baskıdaki uzmanlığı sayesinde 2014 yılında Eklemeli İmalat Yetkinlik Merkezi adı verilen tesisini Erlangen’de sorunsuzca kurabilmişti.
Demiryolları endüstrisi için ideal Bu tesisin teşhir salonunda şirket faaliyetlerinden sorumlu Tina Eufinger cam bir vitrinin içinden siyah bir plastik kolçak çıkarıyor. İlk bakışta bu, bir tramvayın sıradan bir ergonomik bileşeniymiş gibi görünüyor, oysa o aslında bundan çok daha fazlası. Bu bileşen söz konusu tesisin yedek parçalar için 3D baskının avantajlarını sergilemek için yürüttüğü bir pilot projenin bir ürünü. 3D baskıda resmen bir patlama yaşanıyor ve ABD’li piyasa araştırma şirketi IDC bu sektörün global satışlarının 2016-2019 yılları arasında yılda yüzde 30’luk artışlarla nihayetinde 26 milyar doları aşacağını tahmin ediyor. Endüstrilerin tasarım çalışmalarını ve prototipleri çok daha hızlı bir şekilde yaratmalarına ve dolayısıyla uçakların motorlarında ve kontrol sistemlerinde kullanılan baskılı yedek parçaların çok daha ucuza ve seri üretimine olanak sağlayan yeni bir esneklik seviyesine ulaşmalarına 3D baskıda gerçekleşen inovasyonlar da katkıda bulunuyor. Az sayıdaki bileşenlerin üretiminde de 3D baskıya büyük bir talep var. Örneğin araçların sıklıkla 30 yıldan uzun süreler kullanıldığı demiryolu endüstrisinde 3D baskıyla nadiren ihtiyaç duyulan metal veya plastik yedek parçaları çabucak ve iktisatlı bir şekilde üretmek mümkün. Burada elde edilen faaliyet deneyimiyle teknik ilerlemelerin önü açılabilir. Bu merkezde araştırma ve geliştirmeden sorumlu Maximilian Kunkel, “Bu proje işte bu yüzden Ulaşım Bölümü için ideal. Biz burada karmakarışık parçaları minimum hacim veya araç maliyeti gibi sorunları dert etmeksizin üretebiliyoruz” diyor. Bu işten en fazla kârlı çıkanlardan biri de Almanya’nın güneyinde bir şehir olan Ulm’deki belediye altyapı hizmetleri şirketi. Bu şirket, 2003 yılında Siemens Combino model tramvaylardan oluşan küçük bir filoyu satın aldıktan sonra tramvay sürücülerinden bazıları sürücü koltuğunun kolçağında dönüş sinyalleri ve ray değişikleri için ekstra kontrol düğmeleri olmasını istediklerini söylemişlerdi. Ancak gerekli olan birim sayısı çok az olduğundan burada konvansiyonel imalat yöntemleri uygulanamazdı. Oysa bu kolçağın dijital bir modeli sayesinde onu üzerine bu kontrol düğmelerinin gireceği oyuklu haliyle yeniden tasarlamak mümkündü. Bu üretim sürecinde her bir kolçağı oluşturmak için 3D bir yazıcıdaki plastik tozu haznesinden beslenerek onu katman katman yapılandıran lazerli sinterlemeden faydalanıldı. Lazer plastik toza dokunur dokunmaz bu toz madde bir kütle halinde sertleşmeden önce yapış yapış bir hal alıyordu. Atık toz temizlendikten sonra bu yazıcının işletmenlerinin elinde boyanmaya ve yüzeyi işlenmeye hazır bir işlenmemiş parça oluyordu. Eskiden tramvay işletmenleri, bu yedek parçalar bozulduğunda onların çok pahalıya patlayan üretimleri için haftalar hatta aylar boyunca beklemek zorunda kalırdı. Üstelik genellikle onlardan belirli bir minimum seviyede satın almak zorundaydılar. Günümüzde ise çoğu vakada yedek parçaların Erlangen Yetkinlik Merkezi’nde üretilmeleri ve müşteriye teslim edilmeleri sadece birkaç gün sürüyor. 3D baskı aynı zamanda konvansiyonel yöntemlerle üretilmesi çok zor olan karmaşık geometrilere sahip bileşenlerin çabucak ve kolaylıkla imalatında da kullanılabilir. Aslında 3D baskı sıklıkla diğer yöntemlerle üretilen ve gerek duyulana kadar depolarda bekletilen ürünlere kıyasla çok daha maliyet etkin bir çözüm.~Kolçaklardan fazlası Eklemeli bir imalat işi için Siemens Yetkinlik Merkezi ekibi önce yapılacak işin bir CAD (bilgisayar destekli tasarım) modelini çıkarır. Optimum bir tasarım, daha iyi malzemeler ve gelişmiş bir baskı süreci kullanılması sayesinde bu genellikle orijinalinden çok daha iyidir. Bu modelin fiziksel emsalini oluşturmak için ilgili veriler bu merkezde parçaları plastik, alüminyum veya paslanmaz çelikten üreten üç yazıcıdan birine gönderilir. Bu adımın ardından tutuş, sertlik ve en önemlisi de ateşe dayanıklılık testlerinden geçirilir. Bu merkezde olası yangınları önlemek için neredeyse sadece düşük tutuşabilirlikle karakterize edilen üstün performanslı plastikler kullanılıyor. Maximilian Kunkel, “Her ne kadar diğer imalatçılar halen kendi parçalarını test etmekle meşgul olsa da biz burada metallere ve plastiklere yönelik baskılı üretim süreçlerini işlevsellik ve yaşam süresi gibi özellikler bazında garantiler vermemizi sağlayacak şekilde standartlaştırıyoruz. Erlangen ve Berlin’deki Kurumsal Teknolojiler’den meslektaşlarımız bize bu merkezin kurulduğu ilk günden itibaren sürekli destek veriyor” diyor. Başlarında 3D baskı uzmanı Michael Kuczmik’in olduğu bu 11 kişilik ekibin sadece kolçak üretmediğini herhalde söylemeye bile gerek yok. Örneğin Tina Eufinger bir motor rulmanları kapağından bahsediyor. Orijinal parçanın aksine bu basılmış bileşenin içinde boşluk var ve tozla doldurulmuş. Bunun titreşimleri azaltmak ve dolayısıyla aşınmayı engellemek gibi çok sayıda avantajı var. Bir başka örnek de artık büyük ölçekte üretilmeyen ICE yüksek hızlı trenlerin (1989 - 1993 yılları arasında imal ediliyordu) ilk jenerasyonu için müşteriye özel üretilen şalter kabinidir. Alman demiryolu şirketi Bahn bu bileşene nadiren gereksinim duyuyor ve dolayısıyla geleceğe yönelik gereksinimleri için herhangi bir şekilde plan yapmıyor. Bu şalter kabininin bir yazıcıda basılmasıyla trenlerin arızada bekleme süreleri azaltılıyor ve böylece muazzam miktarda paradan tasarruf ediliyor. Basılı yedek parçaların daha başka birçok avantajı var. İleri tasarımları sayesinde genellikle orijinal bileşenlere kıyasla daha az malzeme gerektiriyorlar ve bu yüzden daha hafif oluyorlar. Üstelik çok daha sağlamlar ve hizmet yaşam süreleri de çok daha uzun. Bazı durumlarda onlara ekstra işlevler de entegre edilebiliyor. Elbette birtakım dezavantajları da vardır. Örneğin yedek parçalar yazıcının baskı odacığından daha büyük olamaz. Ancak üç parçadan oluşan bir tramvayın çamurluğunda olduğu gibi bir parça bazen daha küçük parçaların montajıyla üretilebilir. Tramvayların karıştıkları trafik kazalarında genellikle çamurluklarının sadece sağ tarafı hasar gördüğünden sıklıkla bu bileşenin yalnızca üçte birinin değiştirilmesi gerekir.
Sanal depo Bu yeni Yetkinlik Merkezi’nin aldığı siparişler şu anda 450 dijital modeli depolayan onun yedek parçalardan oluşan sanal deposunu da büyütüyor. Bu parçaları saklamak için hiçbir şekilde fiziksel depolara ihtiyaç yok ve imalat sürecinde de ne kaynak makineleri ne bir dökümhane ne de etrafa sıçrayan kıvılcımlar var. Bunların yerine Siemens’in Erlangen yerleşkesi yığınla yeşil alana ve raylı araçlar için talep üzerine baskı yapan bir süreçle çabucak ve maliyet etkili bir yoldan yedek parça üretimi yapan bir imalat tesisiyle bir geliştirme laboratuvarını birleştiren bir tesise ev sahipliği yapıyor.