ÜNİVERSİTELERARASI BİTİRME PROJELERİ SERGİSİ VE YARIŞMASI

Bu proje ile indüksiyon fırınını besleyecek şekilde pnömatik ve besleme sistemleri eklenerek hattın otomasyon sistemi tasarlanmış ve üretilmiştir. Proje malzeme havuzu, basamak tipi besleme sistemi, ayırma sistemi ve indüksiyon fırını kısımlarından oluşmaktadır. Malzeme havuzuna karışık olarak bırakılan malzemelerin istenilen şekilde fırına girmesi sağlanacaktır.
Besleme ünitesinin üretiminin tamamlanmasının ardından;

• Malzeme toplu olarak yüklendikten sonra makina otomatik çalışacağı için işçiliğin azalması,
• İşçinin sık sık eğilip yerden malzeme almasının önüne geçilmesi ve işçi sağlığının korunması,
• Isıtma hattına sürülen parçaların insan faktörüne bağlı olarak ısıtma hattında farklı sürelerde beklemesinden dolayı farklı sıcaklık değerlerine kadar ısınmasının önlenmesi,
• Isıtma hattına sürülen parçanın farklı konumlara konması nedeniyle gereken bölgesinin ısıtılamamasının kıvırma işleminde sebep olduğu kalite problemlerinin önüne geçilmesi,
• Klasik kıvırma hattının hızını ısıtma haznesine parçayı süren kişinin performansı belirlediği için belirli bir adet ve performans standardı yoktur. Otomatik sürücülü sistemde malzeme ayarlanan zaman diliminde sürüldüğü için üretimde adet ve performans standardının sağlanması hedeflenmektedir.

Bu proje çalışmasında üniversal revolver torna tezgâhına hidrolik, pnömatik, otomasyon ve besleme sistemi eklenerek kendisine ait besleme ve boşaltma ünitesine sahip tam otomatik tornalama makinesi tasarlanmış ve üretilmiştir. Besleme sisteminin haznesine parça doldurulması dışında iş gücüne ihtiyaç yoktur.

 Modernize edilen bu tezgâhtan, üretim sürelerini düşürmesi, işçilik giderlerini azaltması, kaliteyi arttırması ve enerji giderlerini düşürerek hem ekonomiye hem de doğaya katkı sağlaması beklenmektedir. Yıllık üretim adetleri göz önüne alındığında yapılacak bir adet makine 1,6-1,8 adet CNC torna tezgâhı ile aynı üretimi yapacaktır. CNC torna tezgâhları yurt dışından ithal edildiğinde bir tezgâh fiyatı 35000 $’dır. Bu projede yaklaşık 50000 TL maliyetle makinanın üretimi yapılacaktır.  Bu makinanın seri üretime uyarlanması durumunda; yurt içinde üretilebilecek ve satın alınabilecek, bu sayede yurt dışına döviz çıkışını azaltacak ve milli ekonomiye katkı sağlayacaktır.

Bu proje kapsamında iç çeperine 16 adet test numunesi yerleştirilen tambur tipi bir aşınma test makinası tasarlanmıştır. Benzer test cihazlarından farklı olarak numune tutucu sürgülü bir sistem şeklinde geliştirilmiş olup montaj ve demontajının kolay olması sağlanmıştır. Düzeneğin devir sayısı 1 ile 100 D/d arasında kademesiz olarak değiştirilebilmektedir. Numune kalınlığı ve normal yük değiştirilebilmektedir.

Abrazif aşınma koşulları altında çalışan parçaların ve makine elemanlarının aşınma ömürleri; malzeme özellikleri, ortam koşulları ve aşındırıcı partiküllerin özellikleri tarafından belirlenir. Bu şartlar altında çalışan malzemelerin aşınma dirençlerinin belirlenmesi ve çalıştıkları ortamlar dikkate alınarak aşınma dirençlerini arttıracak geliştirilmelerin yapılabilmesi için detaylı deneysel araştırmaların yapılması gerekmektedir. Çalışmamızda, abrazif aşındırıcılı partiküller içeren akışkanların sebep olduğu aşınmayı modelleyip incelemek ve gerekli malzeme iyileştirmelerini yapılabilmek için “Abrazif Aşındırıcı Partiküller İçeren Sıvılar İçin Aşınma Test Makinası” tasarımı ve üretimi yapılmıştır.

Makinaların aşınması, partiküllü malzeme akışıyla yakından ilişkilidir. Bu fenomeni fiziksel olarak doğru bir şekilde incelemede sistemin farklı kısımları için uygun sayısal modellerden yararlanılabilir. “Abrazif aşındırıcı partiküller içeren sıvılar için aşınma test makinası” ile yapılacak deney verileri böyle bir model oluşturmanın ilk basamağını oluşturacaktır.

Bu test makinası ile, sadece konstrüktif aşamada malzeme seçim ve sonrasında değiştirme/yenileme maliyetlerini azaltmak değil, aynı zamanda makine duruş süresi ve üretim kaybını da içeren önemli ekonomik kayıplara neden olan aşınma olaylarının önüne geçmek ve bölümümüze böyle bir deney düzeneği kazandırmak hedeflenmektedir.

Çalışmamıza öncelikle potansiyel akış ve yöntemleri hakkında literatür taraması yaparak başladık. Gerekli bilgileri edindikten sonra bu çözücü için Vortex panel metodu’nu kullanmaya karar verdik. Nümerik çözücüyü tasarlamak için Matlab programını kullanarak vortex panel metodunu uyguladık. Ayrıca Ansys Fluent’te iki farklı analiz metodunu kullanarak sonuçlar elde ettik. Daha sonra 3 boyutlu yazıcıda ürettiğimiz NACA 0018 profilindeki kanat prototipiyle rüzgar tünelinde deneyler yaptık ve sonuçlar elde ettik.

Bütün bu sonuçları birbiriyle karşılaştırdığımızda literatürden elde ettiğimiz verilerin, Ansys Fluent’ten elde ettiğimiz verilerin ve rüzgar tünelinden elde ettiğimiz verilerin birbiriyle uyumlu olduğunu gördük. Ancak nümerik çözücüden gelen sonuçların diğer sonuçlarla uyuşmadığını gördük. Bunun sebebinin Matlab'da yazdığımız kodlarda bulunan birkaç hatadan kaynaklandığını farkettik. Bu kodların üzerinde çalışılıp nümerik çözücünün geliştirilmesi durumunda doğru sonuçlara ulaşılacağı kanaatine vardık.

Mevcut sistem incelendiğinde, boyahane bölümündeki işlerde gecikme ve erken bitirme durumları oluştuğu ve buna bağlı olarak ara stok artışı yaşandığı saptanmıştır. Problemin belirlenmesinin ardından, boyahaneden montaja gidecek olan işlerin (ürünler) istenilen tamamlanma tarihleri ve süreleri, boyahanelerin hızları ve askı uzunlukları gibi veriler toplanmıştır. Problemin semptomları ve varsayımları belirlendikten sonra, probleme ilişkin detaylı teknik yazın taraması yapılmıştır. Teknik yazın taramasının ardından, çalışılan probleme uyarlanabilecek iki adet doğrusal programlama modeli belirlenmiştir. Yapılan varsayımlar doğrultusunda belirlenen modeller çalışılan probleme uyarlanmış ve rapor içerisinde sunulmuştur.

İş sayıları 5 ile 11 arasında değişmek üzere ve her bir iş büyüklüğü için beş farklı sayısal örnek olacak şekilde, toplam 35 örnek her iki matematiksel model de kullanılarak IBM ILOG CPLEX Optimization Studio programında çözülmüştür. Ardından, modellerin performansları çözüm süreleri ve kısıt sayıları üzerinden karşılaştırılmıştır. Ayrıca, çalışılan problem NP-zor olduğu için bir sezgisel yaklaşım geliştirilmesine karar verilmiştir.  Proje sonunda, geliştirilen yöntemin kullanıcı dostu bir karar destek sistemi ile birlikte firmaya teslim edilmesi amaçlanmaktadır."

Mobil robot parçalarının tasarımı, robotun montajı ve sonlu elamanlar yöntemi ile analizi  SolidWorks® programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Motor seçimleri için gerekli moment ve güç hesapları yapılmıştır.  Bunun sonucunda motor seçimleri ve yüksek serbestlik derecesine sahip olması için mekanik elemanların tasarımları yapılmış, uygun üretim yöntemleri belirlenerek üretimleri gerçekleştirilmiş ve maliyet analizi yapılmıştır.

Robotun kontrolü için Arduino Mega kullanılmıştır. Uzaktan erişim için gerekli modül seçimi ile kontrol ve uzaktan erişim modülü için gerekli kodlamalar yapılmıştır. Yapılan çalışmalar ile dört tekerden tahrikli, tekerleri de yön değiştirebilen yüksek hareket kabiliyetine sahip bir mobil araç tasarımı ve üretimi gerçekleştirilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Mobil robot, engebeli arazi, yüksek serbestlik derecesi"

Manyetik akışkanın debisi farklı akım değerleri, elektromıknatıslar arasındaki farklı uzaklıklar ve farklı motor devirleri kullanılarak ölçüldü. Elektromıknatıslara 0,6 A, 0,7 A, 0,8 A, 0,9 A, 1,0 A değerlerinde akım verildi. Elektromıknatısların aralarındaki mesafe 16,75 mm, 20,1 mm, 24,3 mm olarak; motor devirleri 8,26 dev/dak, 11 dev/dak, 14,38 dev/dak, 22,9 dev/dak olarak ayarlanıp deneyler gerçekleştirildi. Bu verilen parametrelerle gerçekleştirilen deneyler sonucunda optimal değerler bulundu. Bu optimal değerler 0,9 A, 14,38 dev/dak, 16,75 mm olarak belirlendi.

Numunenin kullanıcı tarafından tutularak gerçekleştirilmesi yerine numune tutuculu tasarım, zımparalama ve parlatma işleminin daha hızlı ve başarılı sonuçlar ile sonuçlanmasını sağlar.

Söz konusu problemi çözebilmek için matematiksel model ve sezgisel algoritma geliştirilmiştir. Matematiksel model, küçük boyutlu problemler için satış temsilcilerinin haftanın her çalışma gününde gezdikleri mesafelerin toplamının en düşük olduğu çözüm veya çözümleri bulmaktadır. Bunu yanısıra, genetik algoritma tabanlı olan sezgisel algoritma, çok daha büyük boyutta problemler için en iyiye yakın sonuçlar bulmaktadır. Python ve CPLEX programları kullanılarak kodlanan bu çözüm yöntemleri, Excel tabanlı bir ara yüz geliştirilerek kullanıcı dostu bir karar destek sistemi geliştirilmiştir. Matematiksel model ve sezgisel algoritmanın sonuçları karşılaştırıldığında, sezgisel algoritmanın bulduğu sonuç optimal değerden en çok %6,5 uzak olup, matematiksel modele kıyasla çok daha hızlı çalışmaktadır.

Yüksek sıcaklığa sahip iç ortam sıcaklığını azaltmak için havalandırma ve hava değişimi gerekir. Havalandırma seçilecek uygun boyutlu bir fan ile daimi hale getirilmelidir. Fakat seçilecek fan akü ile beslenirse, aküyü bitirebilir. Bunu önlemek için FV(fotovoltaik) hücrelerden yararlanılıp FV hücreleri aracın fazla ısınan yerlerine (örneğin ön cam veya tavan) yerleştirilerek hücrelerden alınacak güç ile fan çalıştırılabilir.
Bu çalışma; TÜBİTAK, 2209-B Sanayi Odaklı Lisans Bitirme Tezi Destekleme Programı kapsamında, Oyak Renault Otomobil Fabrikaları A.Ş. ortaklığında yapılmıştır. Analitik olarak elde edilen sonuçlar ile projenin uygulanabilirliği karşılaştırılmıştır."

Opet Fuchs özelinde esnek akış atölyesi çizelgelemesi için özgün bir karmaşık tamsayılı doğrusal programlama formülasyonu, literatürdeki modellerden yararlanılarak Opet Fuchs için özgün olarak yapılmıştır. Amaç fonksiyonu işletmenin beyanına göre ağırlıklı tamamlanma süresinin en küçüklenmesi olarak belirlenmiştir. Ağırlıkların belirlenmesi için ABC analizleri yapılmıştır ve ürünlerin önem katsayıları belirlenmiştir. Gerçek veriler kullanılarak, model IBM-ILOG-CPLEX STUDIO 12.8.0 yardımıyla test edilmiştir. Problem çözümüne özgü Gantt şemaları elde edilmiştir. Beklenen sonuç, Opet Fuchs’a özgü tüm ek kısıtlar sağlanarak en kısa sürede üretimin tamamlanmasıdır. Çözüm sonuçlarına göre model doğrulanmış olup, büyük problemlerin çözümüne yönelik farklı sezgisel yöntemler de önerilmiştir. Ayrıca, önerilen çözüm yöntemleri ile entegre çalışan kullanıcı dostu bir karar destek sistemi geliştirilmiştir.

 Diğer taraftan, kondenserin dağıtıcısındaki soğutucu akışkanın dağılımı simülasyonu ticari Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) kodu Ansys® Fluent kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Soğutucu akışkanın dağıtıcıdan homojen olmayarak kanallara dağılımının üstesinden gelmek için yeni bir tasarım önerilmiştir. Sonuçlar, önerilen tasarım sayesinde ortalama debi ile en az debinin geçtiği kanal arasındaki farkın 70%`ten 18%`e düşürüldüğünü göstermektedir. Bu ise her mikrokanaldan etkin bir şekilde ısı geçişi olacağını göstermektedir.

Tasarlanan ses yalıtım malzemesi iki bileşenden oluşan hibrit bir yapıdadır. Bunlardan birincisi metamalzeme formunda olup gelen sesin yutulmasını sağlarken diğeri sesi geriye yansıtan kompozit, rijit bir plakadır. Projede, bu iki bileşen ayrı ayrı incelenmiş ve kesitleriyle beraber çalışma prensipleri anlatılmıştır.

Son olarak, imalatı yapılan tasarım için Arçelik A.Ş’de bir çamaşır kurutma makinesi üzerinde testler gerçekleştirilmiştir. Test sonuçları, tasarımın düşük frekanslarda ses yalıtımını başarı ile gerçekleştirdiğini ve geleneksel yalıtıcı malzemeye göre, hem akustik performans hem de hijyen açısından üstün olduğunu göstermiştir.

Bu tez çalışmasında, kaza sırasında gelen darbeyi hem sönümleyecek hem de yönlendirecek bir tasarım oluşturulup deneyler ile test edilerek üretimi sağlanmıştır.