Fosil kaynakların tükenmesi, karbon emisyonları ve sürdürülebilirlik gibi kavramlar hayatımızı şekillendirmeye devam etmekte. Dünyayı daha yaşanılabilir hale getirmeyi amaçlayan birçok çalışma yapılmakta. Bu konuda birçok kazanımı da beraberinde getiren elektrikli araçlar belki de en büyük etkiyi oluşturacak sistemler olarak karşımıza çıkmakta…

Günümüzde en popüler elektrikli araç markası olan Tesla bu alanda liderliğini sürdürse de biraz bu alanda geçmişe gittiğimizde elektrikli araçların yeni bir icat olmadığı, 1890 yıllarında ABD’li William Morrison tarafından ilk elektrikli arabanın üretilmiş olması ve 1900’lü yılların başlarında mevcut her 3 araçtan 1 tanesinin elektrikli arabalardan oluşuyor olması gibi ilginç gerçekler de bulunmakta.

Tabi zaman değiştikçe fosit yakıtlar ve içten yanmalı motorların devrim yapmasıyla elektrikli arabaların yükselişi son buldu ve var olan düşüş tekrardan 2000’li yılların başı gibi yükselmeye başladı.

Yükselişin hız kazanmasına bir diğer sebep ise Avrupa ülkelerinin aldıkları kararla 2035’ten sonra sadece elektrikli araçların üretimine izin verecek olsa da, bu tarihin öncesinde birçok otomobil üreticisi elektrikli araç modellerine geçiş yapmaya başladı. Bunlar arasında Jaguar, 2025’ten itibaren sadece elektrikli araç üreteceğini, Lotus 2028, Volvo ise 2030 yılından itibaren sadece elektrikli modeller üreteceğini ilan etmişti. Ford gibi Amerikan markaları ise 2030’dan itibaren sadece Avrupa’da elektrikli araç üreteceklerini duyurmuşlardır. Bir başka Alman devi Volkswagen ise 2030 sonrasında satışlarının %70’inin elektrikli araç olacağını duyuran diğer bir şirket olarak yer almaktadır.

Türkiye’de ise TOGG (Türkiyenin Otomobili Girişim Grubu) doğuştan elektrikli araç konseptiyle tanıtımını gerçekleştirdiği hem SUV hem de Sedan araba modeliyle elektrikli araba piyasasına yeni bir soluk getireceği ve bu konuda öncü bir marka olarak 2022’den sonra yollarda sıklıkla göreceğimiz elektrikli arabalar olarak yer alacaktır.

Her alanda yeniliklerin olduğu gibi elektrikli araç üretiminde ve teknolojilerinde de birçok yenilikler yaşanmaktadır. Bu yeniliklerden belki en dikkat çekeni ise Tesla markasının dünyanın en büyük alüminyum döküm presini yaptırmış olması ve Cybertruck modeli için ise dünyada bir ilk olan 9000 Tonluk Giga Press’i yakın zamanda devreye alacak olmasıdır.

Bu konuyu herkes için daha anlaşılır düzeye indirmek için biraz açıklamak daha iyi olacaktır. Elektrikli araç üretiminde mevcut döküm teknikleri ve herhangi bir kaza anında değiştirilebilir parçaların az sayıda olması istenmesi nedeniyle arabalar çok sayıda parçanın montaj hattından geçerek üretilmesine dayanmaktaydı. Bu alanda yeni bir bakış açısı günümüzün en önemli girişimcilerinden biri olan Elon Musk’tan geldi. Şuan da Tesla fabrikasında dünyanın en büyük basınçlı döküm presi olan 6100 Tonluk Giga Press kullanmakta ve bunun hikayesine bir göz atmak geleceğin dünyasında nelerin değişeceğine dair bize güzel ipuçları verecektir.

Giga Press – Elon Musk ve Tesla

Bir makine, otomobil üretiminin geleceğinde devrim yaratmaya hazır görünüyor ve bu gerçekten oldukça büyük bir anlaşma.

Beş uzay mekiği ile aynı ağırlığa sahip, sadece üreticiden teslim almak için 24 düz yataklı kamyon gerekiyor ve orijinal Tesla fabrikasına bile sığmıyor.

Bu devasa makine ne için?

Bir çocuk oyuncağından nasıl ilham alındı?

Ve şimdi her otomobil üreticisi aynı şeyi yapmaya mı yoksa geride kalmaya mı zorlanacak?

Elon Musk’ın rakiplerine nasıl ve neden baskı yaptığını keşfederken, Tesla’nın 430 tonluk Gigapress’i neden kurduğunu araştırdık ve sonuç muazzam.

Elon Musk, şüphesiz günümüzün en popüler kişilerinden biri. Gerçekleştirmiş olduğu projeler arasında Mars’ta koloni kurmak gibi çılgın işler bulunsa da aynı zamanda durmaksızın Tesla’daki işini yapmanın akıllıca yollarını arıyor – insanlığı elektrikli araç çağına sürüklemek için tüm gücüyle çalışıyor…

En son büyük fikrinin ilham kaynağı olarak, masasındaki döküm Hot Wheels oyuncak araba olduğunu belirtti.

Bir pres döküm oyuncak araç için pratik boyut sınırının ne olduğunu merak eden Musk, tam boyutlu otomobillerin aynı tasarım felsefesine göre üretilmemesi için gerçek bir neden olmadığını fark etti.

Bu tür verimlilikleri bulmak onun işiydi.

Elon Musk, Model Y’nin yeniden tasarımını yaparken, arka alt gövdenin 70 ayrı parçadan oluşmasından artık mutlu olmadığına karar verdi.

Bu 70 parçanın her biri bu arada komşularına vidalanmalı, kaynaklanmalı veya başka bir şekilde yapıştırılmalıydı. Bu, çok fazla fabrika alanı, enerji ve zaman tüketen ve aptalca hataların içeri girmesine izin veren karmaşık ve dolu bir süreçtir.

Tanınmış otomobil endüstrisi mühendisi ve danışmanı Sandy Munro, Musk’a Model 3’ün arkasının kendi görüşüne göre bir ‘yama işi yorgan’a benzediğini söylediğinde konuyu gündeme getirdi.

Böylece Nisan 2020’de Elon Musk, ilk olarak Model Y’nin arka alt gövdesi olmak üzere dev bağımsız parçalar yapmak için İtalyan mühendislik firması IDRA‘dan dünyanın en büyük iki döküm makinesini satın aldığını dünyaya duyurdu.

20 metre uzunluğunda, altı metre yüksekliğindeki devasa makineler, o yazın sonlarında şirketin Fremont, California fabrikasına kuruldu.

Musk’a göre, fabrikaya sığmayacak kadar büyük ve otoparkta ilkel bir barınak ile aceleyle kapatılması gereken bu dev Giga Presler, fabrikadaki robot sayısını 300 azaltacak.

Bu azalma, Tesla için kalite kontrol açısından bariz bir basitleştirme ve 70 ayrı parçanın üretilmesi ilgili sorunlarına çözüm ile birlikte geliyor.

Bu, arabaları elbette daha ucuz ve dolayısıyla tüketiciler için daha erişilebilir kılıyor. Ayrıca bu 70 parçanın birleştirilmesi için gereken cnc işçiliğini de tamamen atlanabilir hale getirmekte ve artık tüm arka alt gövde Giga Press tarafından tek parça halinde dökülmüştür. Uzmanlara göre, Giga Press, arka gövde altı imalat maliyetlerinde %40’lık bir azalma sağlanmasına yardımcı olacak.

Sadece bu değil, yeni tek parça döküm tasarımı, fabrikanın kaporta atölyesinin boyutunda %30’luk bir azalma sağlayacaktır.

Peki gerçekte nasıl çalışıyor?

Tüm basınçlı döküm işlemleri, eriyik haldeki metalin basınçlı bir şekilde kalıba doldurulmasından geçmekte. Metal kalıp şeklini alacak şekilde sertleştikten sonra kalıp açılır ve yeni şekillendirilmiş metal çıkarılır.

Tesla’nın durumunda, söz konusu metal, kabaca %90 alüminyum, yüzde 8 buçuk silikon, ayrıca eser miktarda bakır, manganez, demir, çinko, titanyum ve diğer elementler arasında kurşun içeren sofistike ve benzersiz bir özel alaşımdır.

Doğal gazla çalışan bir fırın, alaşımın külçelerini 850 dereceye kadar ısıtır ve bu noktada sıvılaşır.

Alüminyum oksit şeklindeki işe yaramaz cüruf alaşım ısıtılmış borular boyunca pompalanmadan ve sertleşmesini önlemek için sirküle edilmeden önce sıyrılır.

Argon gazı ve döner gaz giderici, kötü kirlilikleri uzak tutmak için uygulanır ve 25 mikrometreden daha büyük inatçı topakları çıkarmak için tüm karışım bir silikon karbid filtreden geçirilir.

Yerleştirmeden önce süreci yağlamak için robotlar, kalıbın içini 35 mililitre soya fasulyesi yağıyla kaplıyor.

Daha sonra, pompalar içeride bir vakum oluşturmadan önce kalıp kapatılır.

Daha sonra erimiş metal, sıcak metalin sertleşmesini önlemek için yüksek hızda kalıba, kenarlara yapışmasını önlemek için bir tutam ekstra yağlayıcı ile zorlanır.

Dolduğunda, kalıp açılır ve 400 C dereceye soğutulur. Yeni şekillendirilmiş metal parça daha sonra, sertleşmesine yardımcı olmak için robot tarafından 50 C derece bir su verme tankına taşınır.

Mekanik bir trim presi, herhangi bir yarar sağlamayan fazlalığı titizlikle belirlenmiş toleranslar dahilinde keser, atıkları sürecin başka bir yerinde geri dönüştürülmek üzere geri gönderir ve her şey X-ray ışınları altında gerçekleşmektedir.

Son düzeltme lazerler tarafından gerçekleştirilir, ardından geleneksel matkaplar son parçayı araca takmak için hazır hale getirmek için çalışmaya başlar.

Gerçek olamayacak kadar iyi geliyor mu?

Eleştirmenler, 70 parçanın bir parçayla değiştirilmesindeki büyük sorunun, bir parçanın, örneğin dikkatsiz bir kaza sonucu hasar görmesi durumunda, tüm arka alt gövdenin değiştirilmesinin çok garip ve aşırı pahalı olması olduğuna dikkat çektiler.

Elon Musk, Twitter’da otomobilin “…çarpışma emme rayları kesilebilir ve çarpışma onarımı için cıvatalı bir parça ile değiştirilebilir” diyerek ağırlığını koydu.

Çarpışma yeterince şiddetliyse, araba elbette pert olur.

Ancak bu, diğer çağdaş araç tasarımlarının çoğu için de geçerlidir.

Tesla bu üretim yönteminden kesinlikle memnun ve 6100 tonluk Giga Press’lerin yetersiz kaldığını düşünmekte. Ve bu yüzden Musk’ın uzun zamandır beklenen Cybertruck’ı inşa etmek için 8.000 ton kapama gücüne sahip daha da büyük makineler satın aldığı bildiriliyor.

Peki diğer üreticiler de aynı şeyi yapmak zorunda kalacak mı?

JPMorgan tarafından yapılan endüstri analizi, büyük şirketlerin kendi üretim hatlarını Tesla’nın yapabileceği kadar radikal bir şekilde yeniden icat etmek için mücadele edeceklerini gösteriyor.

Ancak daha küçük Elektrikli araç girişimleri ve Çinli firmalar yakından bakacak ve JPMorgan’ın görüşüne göre çok geçmeden kendi Giga Preslerine yatırım yapacaklar.

Hangi yönden bakarsanız bakın, bu ev büyüklüğündeki makineler büyük bir etki bırakacak gibi görünüyor.

Günümüz ve Giga Pressler

Giga Press adı ilk olarak IDRA Group’un genel müdürü Riccardo Ferrario tarafından icat edildi. IDRA grubu, 2018’in sonlarında Giga Press’i tanıttı. O zamandan beri kataloglarında yer alıyor. Tesla, üretim için özelleştirilmiş bir OL 6100 CS Giga Press kullanmaya ancak 2020’nin sonlarına kadar vardı.

Ancak IDRA, web sitesinde 5.500 tonluk Yüksek Basınçlı Döküm (HPDC) makinesi için ilk siparişi aldıklarını zaten duyurmuştu. 2019 yılında Tesla’nın Otomotiv Başkanı Jerome Guillen de “oyuncak arabalar gibi tam boyutlu arabalar yapmak” için “dev, dev, dev bir makine” üzerinde çalıştıklarını belirtti.

Daha sonra, Nisan 2020’de Elon Musk, Tesla’nın Tesla Model Y için şasi parçaları üretmek üzere iki büyük basınçlı döküm makinesi satın aldığını belirtti. Ağustos 2020’de, “Şimdiye kadar yapılmış en büyük döküm makinesi” olduğunu iddia eden bir tweet attı.

Ocak 2021’de Elon Musk, Tesla Cybertruck’ın arka şasisinin 8.000 tonun üzerinde sıkıştırma kuvvetine sahip bir Giga Press kullanılarak döküleceğini de duyurdu. Ayrıca Tesla, Şanghay’da üç Giga Press’i ve Fremont fabrikasında iki Giga Press’i başarıyla kurdu.

Üretim verimliliğini artırmak için gelecekte daha fazla şirketin Giga Pres teknolojisini kullanacağı konusunda iyimseriz. Bugün IDRA şirketi websitesinde lanse etmiş olduğu 9000 tonluk Giga Press’leri ile dünyanın en büyük basınçlı alüminyum döküm makineleri üretmekte.

Giga Press’in Avantajları Nelerdir?

Giga Press teknolojisinin şekillenmesiyle birlikte yeni olanaklar umut ediyoruz. Henüz tam olarak uygulanmamış olsa da, bu teknolojinin sunabileceği potansiyeli şimdiden algılayabiliyoruz. Aşağıda Giga Press’in bazı avantajları bulunmakta.

Giga Press, büyük ve karmaşık ürünlerin üretim verimliliğini büyük ölçüde artıracak. Giga Press, üreticilerin çok sayıda daha küçük parça yerine tek bir parçayı büyük dökmelerine olanak tanıyacak. Bu nedenle, ilgili montaj işlemlerini neredeyse ortadan kaldıracaktır.

Böylece zamandan, işçilikten ve nihayetinde üretim maliyetinden büyük tasarruf sağlanacaktır.

Daha büyük tek bir parçanın dökümü, imalatçının hafif bir yapı üretmesine ve döküme ek güç kazandırmasına olanak sağlayacaktır.

Tek bir bileşenin dökümü, montaj sırasında parçaların hizalama sorunları yaşama olasılığını da ortadan kaldıracaktır. Böylece kalite kontrolünü basitleştirecek ve üreticilerin yüksek kaliteli dökümler sağlamasına olanak tanıyacaktır.

Ayrıca, üretimde robot ihtiyacını en aza indirecek ve kaporta atölyesinin boyutunu önemli ölçüde azaltacaktır. Böylece arazi kullanımında da tasarruf sağlanacaktır.

Giga Press’in Güncel Uygulamaları Nelerdir?

Şu anda Giga Press’in ana uygulama alanı otomotiv dökümleri gibi görünüyor. Otomobiller karmaşık yapılara sahiptir ve çok sayıda küçük parça kullanılarak yapılmıştır. Sayıyı birkaç döküme indirmek, üretim verimliliğini şaşırtıcı bir şekilde artıracaktır.

Tesla, Giga Press kullanarak Model Y’nin arka gövde yapısının dökümünü gerçekleştirmekte ve Cybertruck modeli üzerinde çalışmakta. Giga pres kullanarak ön şasi bileşenini de dökmeyi planlıyorlar. Mevcut üretim tekniklerine bakışımızı kesinlikle değiştiriyor.

Bu nispeten yeni bir teknoloji olduğundan, bu teknolojinin daha fazla uygulamasını görmek biraz zaman alabilir. Giga Press’in diğer endüstrilerde de daha yenilikçi kullanımını görmek konusunda iyimseriz.

Elektrikli araç üretim teknolojilerindeki bir diğer gelişme ise üretilen parçaların işlenmesi. Bu alanda yenilikçi teknolojiler başı çekmekte ve Roemheld’in bu konuda oldukça güzel sistemleri bulunmakta…

Elektrikli Araç Üretiminde Parçaların İşlenmesi

ROEMHELD’in yenilikçi sıkma teknolojisi, işlenmemiş parçalardaki döküm ve kontur kusurlarını hızlı ve kolay bir şekilde tespit eder.

Otomatik sistemlerdeki iş parçası tutucuları da teknolojik süreçlerin taleplerini karşılayacak şekilde gelişmelidir.

Germe silindirlerinin tam konumu, gerçek sıkma kuvveti ve iş parçasının tam konumu hakkında üretim hattının merkezi kontrolünü hali hazırda bilgilendiren cihazlara ve sıkma elemanlarına ihtiyaç vardır. Bunlarla sadece hurdasız üretim ve proses güvenli işleme garanti edilebilir.

HURDA MİKTARINI BÜYÜK ÖLÇÜDE AZALTIR VE İŞLEMEYİ İZLER

ROEMHELD şirketler grubunun yeni sıkma klemp konseptiyle, düşük yatırım maliyetleri ile kontrol edilmesi kolaydır; alüminyum külçelerde döküm ve kontur kusurları. Uygun olmayan iş parçası erken bir aşamada ayıklanabileceğinden, işleme öncesi inceleme çok önemlidir. Bu önemli ölçüde zaman ve para tasarrufu sağlar.

Akıllı sıkma teknolojisi, iş parçasının doğru mu yoksa yanlış mı yerleştirildiğini de algılar. Ek olarak, işlemeyi sürekli izleyerek, bağlama konumu, parçanın konumu ve bağlama kuvveti hakkında sürekli bilgi sağlar. Tüm üretimi sürekli olarak belgeleyebiliriz. Yenilikçi sıkma çözümü çok çeşitli uygulamalara sahiptir, ancak özellikle alüminyum parçaların işlenmesiyle uğraşan şirketler için uygundur. Yeni yakalama sistemi, insan ve diğer teknolojilerden kaynaklanan hurda üretimini tamamen ortadan kaldırmak istediğimiz üretim süreçlerinde de kullanılabilir.

WENZLER VE ROEMHELD PROJESİ HURDAYI ÖNEMLİ ÖLÇÜDE AZALTIYOR

ROEMHELD ve August Wenzler Maschinenbau GmbH, “Yenilikçi durum tanıma proses güvenilirliğini artırır” adlı bir konsept geliştirdi. Wenzler, ağırlıklı olarak otomotiv endüstrisinde alüminyum parçaları işlemek için kullanılan 5 eksenli işleme merkezleri geliştirir ve üretir.

Gerekli verileri toplamak için, iki değiştirilmiş standart hidrolik salınım kolu sıkma silindiri ile donatılmış bir cihaz, bir basınç sensörü ve bir destek sensörü ile donatılmıştır. Wenzler TechCenter’daki test cihazının fotoğrafı (Fotoğraf: Wenzler).

Her iki şirket de hatalı alüminyum iş parçalarının sayısını nasıl azaltacağı sorununa çözüm arıyordu. Bunun nedeni, parçaların genellikle yalnızca işleme sonrasında denetlenmesidir. Özellikle otomotiv endüstrisinde, işleme sonrasında ince bir duvara sahip olan hafif alüminyum parçalar genellikle reddedilir. Böylece, yeni sıkam konsepti ile hurdaya ayrılacak iş parçalarının sayısı büyük ölçüde azaltılabilir.

SIKMA TEKNOLOJİSİ, CİHAZDAKİ PARÇAYI İZLER

Bu yenilikle, çeşitli sıkma elemanları, cihaza bağlanan bileşenleri denetler. Örneğin pilot proje, bir basınç sensörüne ve iki destek sensörüne, bir döküm alüminyum arka aks çerçevesine sahip yalnızca iki modifiye edilmiş standart hidrolik salınım kolu klempi gerektiriyordu. Sıkma silindirlerinin doğru düzenlenmesi ve sensörlerin sorgulanmasıyla, aşağıdakileri güvenilir kontrollere izin vermek için iki elektrikli sabitleme noktası yeterlidir:

• döküm ve kontur kusurlarının iş parçasının boyutunu tolerans dışında etkileyip etkilemediği,
• iş parçası doğru şekilde yerleştirilmiş ve sıkıştırma konumu doğru olup olmadığı,
• ayarlanan kenetleme kuvvetinin kenetleme silindirleri için gerçekten istenen değere ulaşıp ulaşmadığı,
• iş parçasının dayanma noktasına karşı kuvvetinin belirtilen sınırlar içinde olup olmadığı ve
• cihazın sıkıştırma basıncının yönetmeliklere uygun olup olmadığı.

Makine kontrolünüz, bir ekranda da görüntülenebilen gerçek ve proses güvenli işleme için gereken verileri karşılaştırır. Sapma durumunda sistem işlemeye başlamayı reddedecek ve tüm ayar değerleri karşılanırsa işlem başlayacaktır.

Ekran, ölçülen tüm verilerin belirtilen değerleri karşıladığını gösterir, işleme başlayabilir (Fotoğraf: Wenzler).