Skip to main content

Üretimsel Tasarımın Abartıldığını mı Düşüyorsunuz? Bu Örnekler Fikrinizi Değiştirebilir

Bence üretimsel tasarım, son yirmi küsur yıl içinde imalat sektöründe görülmüş en heyecan verici gelişme. Bu size abartı gibi geliyorsa ya da üretimsel tasarımdan bütünüyle kuşku duyuyorsanız, fikrinizi değiştirebilecek birkaç örnek paylaşmak istiyorum sizinle.

Ancak, ilk önce üretimsel tasarımın ne olup ne olmadığını açıklayayım. Topoloji optimizasyonu, üretimsel tasarımla sık sık karıştırılan bir teknolojidir. Topoloji optimizasyonu, üretimsel tasarımın mümkün kıldığı şeylerin önemli ama küçük bir alt kümesidir. Bu iki teknoloji karıştırıldığında, üretimsel tasarımın devrim niteliğindeki vaatlerini gözden kaçırmak kolaydır.

Peki, bu iki teknoloji arasındaki fark nedir?

Genel anlamda topoloji optimizasyonu, geleneksel yöntemlerle ve çabalarla geliştirilmiş mevcut bir tasarımı alıp, bu tasarımı algoritmik bir son işlem yoluyla optimize eder. Topoloji optimizasyonun en yaygın kullanımı, malzemeleri bir tasarımdan çıkarmak ve bu tasarımı simülasyonla onaylamaktır. Böylece, performans özelliklerini asgari düzeyde karşılayan en basit versiyon ortaya çıkarılır. Bu nedenle, mevcut bir tasarımı hafifletmek için faydalı bir işlemdir ancak sorunlara alternatif çözümler keşfetme yöntemi değildir. Topoloji optimizasyonu, üretimsel tasarım değildir.

“Geleneksel yöntemlerle geliştirilen tasarımlar, mühendislerin mevcut problemi çözmek için geliştirdiği en iyi tahminden öteye gidemez.”

Topoloji optimizasyonunun hesaba katmadığıysa, geleneksel yöntemlerle geliştirilen tasarımların, mühendislerin mevcut problemi çözmek için geliştirdiği en iyi tahminden öteye gidemeyeceğidir. Önceden tanımlanmış olması nedeniyle geometri, optimizasyon algoritmasının sorun için en iyi ve en ideal çözümü bulmasını halihazırda kısıtlıyor. Bu noktada algoritmanın yapabileceği tek şey, tasarımcının tahminini biraz daha iyi hale getirmek oluyor. Sonucun akıllı mühendislikle ulaşılan harika bir tahmin olması mümkündür ancak bu muhtemelen en iyi sonuç olmayacaktır. Hal böyleyse, topoloji optimizasyonunun tek yapabileceği, yetersiz bir tahmini adım adım daha iyi bir hale getirmektir.

Öte yandan üretimsel tasarım, tahmin yürütme işini, sürecin geometri oluşturma kısmından çıkarır. Üretimsel tasarımla bilgisayara temel olarak şunu söylersiniz: “Çözümü bilmiyorum ama sorunu nasıl ifade edeceğimi biliyorum.” Bu süreci, kısıtları (yükler veya montaj noktaları gibi) ve tercihleri (ağırlık, güvenlik faktörleri ve imalat teknikleri gibi) belirleyerek başlatırsınız.

Buradan yola çıkarak, her geometrik seçeneği keşfetmek için bulutun gücünden ve hızından yararlanan üretimsel tasarım; malzemeleri, imalat süreçlerini ve performans gerekliliklerini temel alan yüzlerce (belki de binlerce) seçeneği ortaya koyar. Bir tasarım sorununu çözebilecek pek çok yöntemi anladığınızda, projeniz için en mantıklı seçeneklere karar verebilirsiniz.

Mühendisler, imalat sınırlamalarını bilinçli ya da bilinçsiz olarak her zaman hesaba katarlar. Bu insanlarda, bilgisayarın sahip olmadığı tarihsel bir önyargıdır; bu sayede bilgisayar, insan beyninin asla hayal edemeyeceği tasarım çözümleri geliştirebilir. Gerçek üretimsel tasarımı topoloji optimizasyonundan tamamen farklı kılan şey tam da budur. Topoloji optimizasyonu, bir insanın tamamladığı tasarım fikrini (ve beraberindeki önyargıları) alır ve bu fikri biraz daha iyi hale getirir.

Gerçek üretimsel tasarımın vadettikleri size biraz abartılı geliyorsa, aşağıdaki hayata geçirilmiş örnekleri inceleyin. General Motors, Claudius Peters, Airbus gibi şirketler ve diğerleri, tasarım keşfinden aksam birleştirmeye kadar her şey için, halihazırda bu teknolojiden yararlanıyor.

GM mühendisleri, koltuk braketini yeniden tasarlamak amacıyla üretimsel tasarımı kullanıyor. Sekiz yerine tek bir parçadan oluşan tasarım, önceki koltuk braketinden yüzde 40 daha hafif ve yüzde 20 daha güçlü. Görülebilir bir yerde bulunmadığı için GM’in önceliği braketin şekli veya estetiği değildi. Şirketin öncelikleri arasında, ağırlık, güvenlik, parça azaltma, sürdürülebilirlik ve imal edilebilir olma gibi özellikler yer alıyor. İmal edilmesi, takip edilmesi ve montajlanması gereken parçaların sayısının azalmasıyla elde edilen yan faydalar sayesinde, süreç çok daha basit hale geldi ve şirket önemli ölçüde tasarruf elde etti.

GM'in yeniden tasarladığı koltuk braketi. Kaynak: GM.
Claudius Peters'ın klinker soğutucusu tasarımının evrimi. Kaynak: Claudius Peters Projects Ltd. Şti.
 
Daha hafif ve daha güçlü Airbus bölmesi. Kaynak: Airbus.

Üretimsel tasarım yoluyla gelişmeyi hedefleyen bir diğer şirket ise Claudius Peters Projects Ltd. Şti. Yüz yıldan uzun bir süre önce kurulan Claudius Peters, alçıtaşı, çimento, kömür, alümin ve yığın taşıma sektörleri için malzeme taşıma ve işleme sistemleri imal ediyor ve devreye alıyor. Claudius Peters şirketindeki ekip, en büyük donanımlarından bazılarının tasarımını ve imalatını yeniden tasarlamak için üretimsel tasarım kullanıyor. Üretimsel tasarımın sonuçlarından ilham alan ekip, geleneksel imalat yöntemleri kullanarak imal edilebilen yeni tasarımlar üretmek için bu sonuçlara tersine mühendislik uyguluyor. Geliştirilen bu tasarımlar, bu donanımın ağırlığını tahminen yüzde 25 oranında azaltacak ve daha önce sorunlara neden olan zayıf alanları ortadan kaldıracaktır.

Avrupalı bir havacılık şirketi olan Airbus uçak kabinlerini ayıran binlerce farklı bölme seçeneğini keşfetmek için üretimsel tasarımdan faydalandı. Ortaya çıkan tasarım, önceki tasarımın yarı ağırlığındaydı; ve tüm güvenlik gerekliliklerini karşılamaya devam ederken, şirketin milyonlarca dolar yakıt tasarrufu etmesini sağladı. Yeni tasarımın, on yıllar boyunca uçan daha ağır orijinal tasarıma kıyasla daha güçlü olduğu ve daha iyi bir performans sergilediği ispatlandı.

Aşağıdaki videoda Lightning Motorcycles’ın, motosikletlerdeki arka süspansiyonun ana parçası olan salınım kolunu yeniden tasarlamak için üretimsel tasarımdan nasıl faydalandığını görebilirsiniz.

Topoloji optimizasyonuyla bu sonuçların hiçbiri mümkün olmazdı: En iyi sonucu bulmak için tüm geçerli seçenekleri gerçekten ayrı ayrı incelemek gerekiyordu. GM, Claudius Peters, Airbus ve Lightning Motorcycles işe geometriyle başlamadı. Sorunla ve istenen sonuçla başladılar, ardından hesaplamayı bilgisayara bıraktılar.

Her mühendislik faaliyetindeki nihai hedef, mevcut tasarım sorununda performans ve maliyet arasındaki dengeyi bulmaktır. Ancak mühendislerin, herhangi bir tasarım problemlerine harcayabilecekleri zaman ve enerji sınırlıdır. Bilgisayarın bu tür sınırlamaları yoktur, bu yüzden bilgisayar gerçekten bütün geçerli seçenekleri inceleyebilir. Katmanlı imalat ve diğer gelişmiş imalat teknikleri sayesinde, bu seçeneklerin hepsi nihayetinde imal edilebilir. Ömrümde ilk defa imalat kapasitesi, tasarım kapasitesini fazlasıyla aştı.

Günümüzde kolektif mühendislik beyninin çok büyük bir kısmını, yenilikçi değişik ürünler ortaya koymayan sıradan işlere harcıyoruz. Üretimsel tasarım, bu “düşünme” işinin çoğunu yapmak için bilgisayardan faydalanıyor; ve mühendisleri, henüz çözülmemiş sorunları çözmek üzere, beyin güçlerini yeniliklere ayırmaları için özgür kılıyor.

Üretimsel tasarıma ayak uydurmak için mevcut zihniyetimizi terk etmemiz gerekiyor. Tasarımcıların ve mühendislerin bilgisayarı yalnızca bir araç olarak kullanmak yerine, onunla işbirliği yaparak çözebilecekleri sorunları hayalinizde canlandırın. Bu teknoloji sayesinde pek çok fikir geliştirilecek; imalatçılar daha düşük maliyetle ve daha çok yenilikle, her zamankinden daha fazla ürün yaratacaklar.

Böyle bir geleceği hayal etmenize gerek yok, üretimsel tasarımı bugün kullanmak mümkün. Tasarımcılar ve mühendisler bugün, yedi yıl önce yeryüzünde mevcut olan bilgisayar gücünden çok daha fazlasına sahip. Bu noktada kendinize sormanız gereken soru şu: “Ben bu teknolojiyle neler başarabilirim?”

Yazar Hakkında

Scott Reese, Autodesk müşterilerinin yeni yöntemlerle tasarım yapmasını ve üretmesini sağlayan, Autodesk ürün geliştirme ve üretim çözümlerinden sorumlu eski Başkan Yardımcısıdır. Bulutta uçtan uca iş akışlarının yakınsamasını sağlamaya odaklandı.

Profile Photo of Scott Reese - TR