Havacılık Sektöründe Üretimin Otomatikleştirilmesi

Havacılık sektörü daima teknolojik değişimin ön saflarında yer almıştır ve şimdi birçok insanı heyecanlandıran bir değişime; otomatik imalat sektörüne geçişe öncülük etmektedir. Bu, çalışan insan gücünün sayısını mı azaltacak, yoksa yeni yüzyılın imalat becerilerini yeniden tanımlamak için bir fırsat mı olacak yazımızda inceleyeceğiz.

11

Havacılık Sektöründe Otomatik İmalat Uygulamaları

Otomatikleşme ve dijitalleşmenin hayatımıza girmesiyle havacılık sektöründe de şaşırtıcı değişimler gözlemlenmektedir. Airbus'un Hamburg'daki yerleşkesinde, otomatik imalatın en çarpıcı tezahürlerinden biri görünmektedir. En son uçaklarından olan A350, eski uçaklara kıyasla çok daha büyük kompozit oranına sahiptir. Yeni üretim teknolojileri, Airbus stratejisinin önemli bir parçasıdır. Örneğin; uçak kanatları tamamen kompozittir ve kanat parçaları manuel yerine tamamen otomatik üretilmiştir. A350 üretiminin başlangıcında, kanat kapaklarını yani kanatların iç yapısının üstünde oturan cildi elle hazırlanmışken, şirket yakın zamanda kanat kapaklarını oluşturmak için otomatik fiber yerleşimi kullanmaya başlamıştır.

Airbus'daki MTorres otomatik fiber yerleştirme kafası, A350 kanat kapak aracına kompozit bant uyguluyor

Bu oldukça çarpıcı bir değişimdir. En geniş kompozit parçalar gibi, kanatlı kapak da bir dizi banttan oluşur. Karbon elyafları yan yana dizilmiş ve reçine ile emprenye edilmiştir. Her şerit yaklaşık 5 cm genişliğindedir. Şeritler kanat ucundan başlayıp alet tamamen kaplanıncaya kadar yan yana serilir. Bir sonraki tabaka kanadın başından bitiş kenarına, ardından her ikisine de 45 derecelik bir katmana gider. Bunu yapan makine, aletin üzerinde oturan hareketli bir portaldan saplama yapar. Cihazın 32 m uzunluğunda ve 6 m genişliğinde geriye ve ileriye ve yan yana hareketi onu bir dikiş makinesine benzetmektedir. Yanları, bileşiğin reçine bileşenini kısmen eritmek için ısıtılmış bir plakanın üzerinden geçen kompozit bant makaralarını tutan iğler ile çakılır ve diğer katmanlara yapışır. İlk katman, yıldırım çarpmalarına karşı korunmaya yardımcı olan iletken bakır tabakası üzerine uygulanır.

AFP makinesi

Tamamlanan kanat kapakları, raflarda otoklav dediğimiz vida ve cıvatalarla tutturulmuş basit bir kapağı bulunan, iç basınca dayanıklı kap içerisinde iyileştirilir. Airbus, üretim oranlarını artırma stratejisinin bir parçası olarak aynı boyuttaki ikinci bir otoklav da eklemeyi planlamaktadır.

32 m uzunluğunda A350 kanat kapakları şu anda yapılmış en büyük havacılık  kompozit bileşenleridir

İngiltere'de, Bristol yakınlarındaki Severnside'de bulunan GKN'de benzer bir süreç gerçekleştirilmektedir. A330 de kanadının bir başka bölümü olan arka kanat kirişini otomatik fiber yerleşimi kullanılarak yapılmaktadır. Arka kanat kirişi; kanadın kökünden ucuna kadar uzanan, tepsi şeklindeki bir bileşen olup, kalkış ve iniş yapan kanatçıklar gibi çeşitli hareketli bileşenlerin tutturulduğu sabit arka kenarın bir parçasını oluşturmaktadır.

GKN, karmaşık geometrisi nedeniyle arka kapak kirişini yapmak için biraz farklı bir süreç kullanmaktadır. GKN Aerospace baş mühendislik başkan yardımcısı Chris Gear. "Bileşenin böyle zorlayıcı şartları olduğundan, bileşen belirli noktalarda yüksek ağırlık taşımasına, bunun yanında hafif ve esnek kalmasına olanak tanıyan karmaşık konturlara sahiptir." demiştir.

Birleşik bant üreten ABD şirketi Airbus ve Hexcel ile birlikte çalışan GKN, fiber yerleştirme makinesinin yerleştirme kafasının kanat kirişi uzunluğu boyunca kanat kapak makinesinin hareket ettiği şekle benzer şekilde hareket eden üretim sürecini tasarlamıştır. Yerleştirme kafasının kanatlı kapak makinesinden daha fazla hareketli olması gerektiği için, bant makarası milleri kafadan ayrıdır.

Otomasyona Dayalı Üretimin Ana Temaları

Tüm bu tekniklerin geliştirilmesinin tek odak noktası sadece havacılık alanını otomatikleştirmek değildir. Sheffield Üniversitesi'ndeki Gelişmiş Üretim Araştırma Merkezi'nde (AMRC), otomotiv ve inşaat gibi çeşitli sektörler için de otomatik üretim teknikleri geliştirilmektedir.Bununla birlikte, merkezin yüksek değerli endüstrilere odaklanmasıyla, havacılıkk özel bir uygulama alanı olmuştur. AMRC'deki entegre üretim grubunun (IMG) şefi Ben Morgan “Airbus, Boeing ve BAE Systems de dahil olmak üzere çeşitli havacılık üreticileriyle ve tedarikçileriyle birlikte çalışıyoruz ve hem tam otomatikleştirilmiş sistemleri hem de montaj tekniklerini, özellikle fabrika katında çalışan mühendislere yardımcı olan yardımcı tekniklere bakıyoruz.” demiştir. Ayrıca Ben Morgan "Fabrikamızın çeşitli teknikleri test etmek için yeniden yapılandırılabilen alanımız olan ve fabrikaların kirli ve karanlık yerler olduğuna dair yanlış konsepti düzeltmek için oluşturduğumuz Factory 2050 için çalışıyoruz.” diyerek bizlere geleceğin otomatik fabrikaları hakkında ipuçları vermiştir. Cam duvarlardan oluşan Sheffield'de ki akıllı fabrikada insanlar içeride neler olduğunu görebilmekte ve bu, genç insanlarla profesyonelleri üretim yapmaya teşvik etmektedir. AMRC, otomasyona dayalı üretim için dört ana temaya sahiptir. Bunlar;

►Pratik montajlama için robotik hücre otomasyonu

►Taşınabilir ve sabit ölçüm sistemleri ile entegre geniş hacimli metroloji

►Gelişmiş makine uygulamalarının birçoğunu destekleyen" Endüstri 4.0 uygulamalarını içeren verilerin mağaza tabanından yönetim sistemlerine ve tersine etkili bir şekilde aktarılması;

►Akıllı makineler

Morgan işlerinin % 50'sinin kompozitler için geçerli olduğunu ve geri kalan kısmın ise metallerin de uygulanabileceğini öngörmektedir. Bu tesadüfi bir öngörü değildir ve öngörülen oran günümüzün en gelişmiş uçaklarından birçoğunda bulunan kompozit metal oranına benzemektedir. Kompozit ile metal arasında bazı hibritler de vardır. Morgan, gelecekte kompozit yapıyı veya sadece kompozit bir cildi destekleyen alüminyum veya titanyum altyapılarını giderek daha çok göreceğimizi bu nedenle her ikisini birden ele alabilecek makinelere ihtiyaç duyacağımızı belirtmiştir.

Otomatik Üretimde İnsan İşçilerin Rolü

Otomatik üretim en başta insanlar için zor ve sıkıcı olan görevleri devralır. Otomatik üretimde insanların üretime katılımı hala gereklidir. Bazı bantların düzgün şekilde yapışmaması durumunda ya da bir gevşek parçanın elle bastırılması için mutlaka orada çalışan insanların bulunması gerekir. Ancak makineler, değişkenliği azaltır, daha hızlı çalışır ve bir alternatiften daha fazla parça tamamlar. Örneğin; havacılık üretimindeki bir örnek de, delik delme ve tespit montajıdır. Her uçağın, panelleri ve parçaları yerinde tutturmak için hassas lokasyonlarda delinen binlerce deliğe ihtiyacı vardır.  Bu delik açma ve lokasyon belirleme işlemleri, insanlara göre robotlara daha çok uygun görülen zaman alıcı ve sıkıcı bir görevdir. Bu görevlerin robotlara devredilmesiyle zamandan önemli oranda tasarruf sağlanacak ve hata oranları düşürülecektir. Otomatik sistemler daha fazla hassasiyet elde edebilir ve insanların sıkıcı monotip işlerde çalışmasını engeller. Havacılık malzemeleri genelde kalifiye personelin kullanması için bile hacimli ve ağırdır ve otomasyon insanların ağır işlerde çalışmasını önler.

Artan otomasyon havacılık sektöründeki manuel işleri etkilemiştir. Manuel montaj şu anda işbirlikçi robotlar tarafından giderek desteklenmektedir ve bu insanların maruz kalmalarını istemediğimiz koşullara veya maddelere daha az maruz kalacağı anlamına gelmektedir. Otomasyona yatırım yapan şirketler sadece karların arttığını görmekle kalmamakta çoğu zaman istihdamın da arttığını görmektedirler. Robotlar aslında insanların işlerini tamamen ellerinden almamakta çoğu zaman yaptıkları işleri değiştirmektedir.

 

Kaynak:

► Theengineer,

► Compositesworld, 

► Hexcel,

► Airbus,

► GKN,

► AMRC,

► MTorres,

► Boing,

► BAE Systems