Ana sayfa OTOMASYON OKULU Otomotiv Sektöründe Hafif Malzeme Talebi ve Kodlama Teknolojileri

Otomotiv Sektöründe Hafif Malzeme Talebi ve Kodlama Teknolojileri

PAYLAŞ
Videojet Technologies Global Pazarlama Müdürü Viktor Puzakov, otomotiv sektöründe kodlama ve markalamanın yerini ve her zamankinden daha hafif üretim malzemelerinin kullanılmasının ortaya çıkardığı güçlükleri www.automationtr.com için inceledi.
Otomotiv sektörü sürekli olarak evrimleşiyor. Sektörün sürdürülebilirlik ve emisyon azaltımları ile çevreye olan etkisinin genel olarak azaltılmasına gösterilen özenin son derece arttığı günümüzde, tüm etkenler göz önünde bulundurulmaktadır. Araç üretiminde kullanılan malzemeler, üreticilerin üzerindeki çevre dostu olma baskısını hafifletmeye yönelik önemli bir faaliyet alanı oluşturmaktadır.

Daha hafif malzeme kullanımına geçiş geniş kapsamlı avantajlar sunduğundan gittikçe hız kazanmaktadır. Ağırlığın azaltılması, daha iyi yakıt verimliliği gibi önemli unsurları teşvik ederek markaların bir yandan çeviklik ve sürüş dinamiklerini iyileştirirken, diğer yandan global düzenleyiciler tarafından belirlenen ve her zamankinden daha zorlayıcı CO2 hedeflerine ulaşmalarına yardımcı olmaktadır.

Bununla birlikte, McKinsey[1] tarafından oluşturulan bir rapora göre Avrupa’da 2025 yılı için CO2 hedeflerine yalnızca motor verimliliği için alınan önlemler ve hafif malzeme kullanımıyla ulaşılamayacak. Raporda şu şekilde ifade ediliyor: “Orijinal malzeme üreticileri elektrikli otomobillere ağırlık verecek ve bu da sistem ağırlığının ve maliyetinin (örn. daha büyük aküler, frenleme sistemleri ve yalıtım sistemlerinin maliyetleri) artmasına neden olacak. Hafif malzeme kullanımı, ek sistem masraflarının etkisini yalnızca elektrikli sistemlere geçişe değil, aynı zamanda CO2 için optimize edilmiş ICE’lere (İçten Yanmalı Motorlar) yönelik olarak da azaltmak için gereklidir.

Malzeme kullanımının geleceği

Şu anda otomotiv sektöründeki en popüler malzemeler çelik ve çelik alaşımlardır. Otomotiv Araştırmaları Merkezi’nin 2017 tarihli raporuna göre yumuşak çelik ile yüksek dayanımlı düşük alaşımlı (HSLA) ve yüksek dayanımlı çelik (HSS), kapı ve kapaklarla birlikte araba gövdesinin yaklaşık %50-60’ını oluşturmaktadır, ancak bu oran hızla değişmektedir. 2010 yılında yumuşak çelik, HSLA ve HSS, araba gövdesinin %90’ını oluştururken 2030 yılında bu oranın %30’a düşeceği öngörülmektedir.

Boron/martensit, alüminyum, magnezyum ve kuvvetlendirilmiş plastik/kompozitler gibi görece hafif ve sağlam malzemeler sektörde her geçen gün daha popüler hale gelmektedir. Ayrıca, ağırlık avantajı ve tasarım esnekliği bakımından sunduğu önemli imkanlar nedeniyle karbon fiberin zaman geçtikçe çok daha geniş bir kullanım alanı edinmesi beklenmektedir. Şu anda karbon fiberin çelikten 5-6 kat daha pahalı olduğu düşünülürse bu süreç biraz zaman alabilir ve dolayısıyla malzemenin kısa vadede lüks piyasada daha fazla öne çıkması beklenmektedir. Bu maliyetlerin zaman içinde önemli ölçüde azalarak malzemeyi çok daha cazip hale getireceği sanılıyor. McKinsey’ye göre karbon fiber oluşturmak için daha ekonomik bir öncül malzemenin geliştirilmesi ve döngü sürelerindeki radikal kısalmalardan kaynaklanan parça oluşturma işleme maliyetlerindeki %60-80 azalma, karbon fiber kullanımının artmasına sebep olan asıl faktör olacaktır.

Yeni malzemeleri benimsemeye ilişkin güçlükler

Daha hafif malzemelerin benimsenmesiyle ilişkili çok sayıda güçlük söz konusudur. Karma malzemelerin birleşimleri, farklı erime noktaları gibi unsurlar nedeniyle daha sorunlu olabilir. Ayrıca işçilerin bu yeni işlemleri ve malzemeleri etkili bir şekilde ele alabilmeleri için yeniden eğitilmesi gerekecektir. Şüphesiz ki maliyet önemli bir güçlük teşkil edecektir, ancak bunun dışında, tedarik zinciriyle ilgili ele alınması gereken birtakım sorunlar da vardır. Malzemelerin birden fazla tedarikçiden edinilebilmesini güvence altına almak, üretim düzeylerini korumak açısından kilit öneme sahip olacaktır ve döngü sürelerinin toplu üretim hattı hızlarına uydurulması gerekecektir.

Genel olarak, otomotiv parçalarının izlenebilir olması gerekmektedir. Bu izlenebilirliğin yalnızca parçaların büyük kısmının bir araya gelerek aracın son halini oluşturduğu tedarik zincirinde değil, ayrıca parçaların kullanım ömürleri boyunca da sağlanması gerekmektedir. Inkjet (CIJ) ve lazer yazıcılar, bu hedefe ulaşmak amacıyla yaygın olarak kullanılmaktadır. CIJ, genellikle mükemmel bir kodlama çözümü sunsa da bazı bağlamlarda yetersizdir. Örneğin, çok uğraşmak gerekse de oluşturulan kodlar silinebilmektedir. Yüzeyin bütünlüğünü bozmadan okunabilir ve sağlam olan kalıcı bir markanın elde edilebilmesi, üreticilerin hafif malzemelerin kodlanması ve markalanmasıyla ilgili olarak karşılaştığı güçlüklerden birisidir.

Örneğin hava yastığı sistemlerinde, yakıt pompalarında, araba motoru denetimlerinde ve kilitlenmeyen frenlerde yaygın olarak kullanılan esnek baskılı devre kartı bazlı malzemeler (FPC) gibi birçok plastik ve özel polimerler, termal işlem çok fazla ısı oluşturduğundan, kızılötesi lazer yazıcılarla kodlanamamaktadır. Işın, malzeme yüzeyine odaklanır, yüzeyi ısıtır ve bir kısmını buharlaştırır. Bu işleme “termal işleme” denir. Bu yöntem hafif çeliklerde yaygın olarak kullanılır. Plastikler, polimerler ve karbon fiber ile kuvvetlendirilmiş malzemeler için genelde ultraviyole (UV) lazer gibi “soğuk işleme” yöntemlerinin kullanıldığı sistemler tercih edilmelidir. UV lazerler, molekülleri yüzeyden yüksek ısı oluşturmadan gideren yüksek enerjili UV fotonları kullanır. Bu işleme “soğuk işleme” denir. Karbon fiber kullanımı yaygınlaştıkça UV lazerlerin kullanımının da artması beklenmektedir.

Lazer tabanlı teknolojiler otomotiv parçası markalamanın geçmişi, bugünü ve geleceğidir

Lazer yazıcılar, yüksek kontrastlı kalıcı markalar oluşturmanın yanı sıra birçok nedenle popülerdir ve otomotiv sektöründe yıllardır kullanılmaktadır. Yüksek hızlı işleme ortamlarında (49 ft/sn’ye varan hızlarda) uzun süre kesintisiz çalışma avantajını sunar. Uzun ömürlülüğü (lazer tüpün beklenen kullanım ömrü 45.000 saatin üzerindedir), asgari bakım gereksinimleri ve düşük miktardaki sarf malzemeleri, planlanmış ve planlanmamış hat duruş sürelerinde kayda değer ölçüde kısalma sağlar. Sistemler genel üretim süreçlerinde en az düzeyde müdahale gerektirir. Ayrıca montaj, kurulum ve sezgisel denetimler de değişim prosedürlerini sade, hızlı ve verimli kılmaktadır.

Belirli bir hafif bileşen için hangi sistemin doğru olduğu şüphesiz ki en baştan belirlenmelidir ve bu aşamada geniş bir seçenek yelpazesine erişimi olan uzman tedarikçilerle çalışılması önerilir. Lazer sistemleriyle verimli kodlama, çeşitli değişkenlerin doğru değerlendirilmesine bağlıdır. Yüzeyler, Fiber ve CO2’den UV’ye, hangi teknolojinin hangi belirli hızda kullanılacağının ve en keskin, en net kodların elde edilmesi için gerekli olan doğru dalga boyunun belirlenmesi için kapsamlı testlere tabi tutulmalıdır.

Bunlar belirlendikten ve yazıcı takıldıktan sonra otomotiv üreticileri, bir yandan hiç olmadığı kadar hafif ve daha verimli araçlar üretme işine odaklanırken diğer yandan kodlama ve markalama operasyonlarının ele alınmasında lazer teknolojinin verimliliğine güvenmektedir.

[1] https://www.mckinsey.com/~/media/mckinsey/dotcom/client_service/automotive%20and%20assembly/pdfs/lightweight_heavy_impact.ashx