CTP Malzemelerde Robot Kesimin Manuel Kesime Göre Avantajları

26.11.2018

Özet

Tüm dünyada hızla artan nüfus ve yaygınlaşan sanayi, kısıtlı doğal kaynakların daha verimli kullanılmasını ve sürdürülebilirliği günümüzün en önemli amaçları haline getirmiştir. Teknolojik gelişmeler, yaşamı kolaylaştırıp küreselleşmeyi sağlarken rekabetin tüm dünyaya ve her sektöre yayılmasına neden olmaktadır. Rekabetin ortaya çıkardığı bu yeni şartlar nedeniyle daha az kaynak ile daha fazla ürün elde etmek artık şirketler için bir tercih değil varlıklarının devamı için zorunluluk haline gelmiştir. Global arenada rekabet eden firmamız da bu bilinç ile projeler geliştirmektedir. Bu bakış ile hareket eden firmamız su parkları ve eğlence sektöründe 103 ülkede gerçekleştirdiği 3000’den fazla proje ile dünyada bu sektörde faaliyet gösteren tüm firmalar içerisinde en üst sırada yer alan 3 firma arasında gösterilmektedir.

1. Giriş

CTP malzemelerin kesme, delme ve kenar trimleme işlemleri tüm kompozit sektöründe havacılık ve uzay hariç manuel olarak yapılmaktadır. Parça şekillerinin değişken, formunun karmaşık yüzeyli oluşu ve birden fazla açı içermesi, otomasyonu oldukça zor hale getirmektedir. CTP malzemelerin kenar trimleme ve delme operasyonları işletmemizdeki proseslerden en önemli iki aşamayı içermektedir. Robot kesim öncesi bu operasyonlar tamamıyla emek gücü ile taş motoru ve matkap kullanılarak yapılmaktaydı. Otomasyona geçiş ile birlikte kenar trimleme ve delme operasyonları, kapalı ortamda robot yardımı ile yapılmaya başlanmıştır. Gerçekleştirdiğimiz robot projesi ile trim ve delme işleminin otomasyon ile uygun şartlarda yapılabileceğini tüm CTP sektörüne göstermiş olduk. Projenin hedefleri, üretimde kaynaklardan daha verimli faydalanmak, üretim maliyetlerini azaltmak, çalışanlara daha sağlıklı ve güvenli çalışma ortamı oluşturulması olarak ifade edilebilir. Bunun için ürün, robotun kesim bölgesine özel tasarlanmış raylı parça tutucu fikstür ile taşınmaktadır. Ürün çeşidi olarak yaklaşık 400 çeşit parça bulunmaktadır.Dolayısıyla sisteme hangi parçanın kesileceğinin bildirilmesi, tanıtılması gerekmektedir. Operatör parçayı aparata belli bir noktayı sıfır alarak yerleştirir ve üzerindeki barkodu okutarak parçayı kesim için tanımlar. Parça raylı fikstür yardımı ile kesim bölgesine girerken, içeriden kesim ve delme işlemi bitmiş parça diğer aparat yardımı ile dışarı çıkar. Aynı anda çalışan iki yükleme fikstürü ile parçanın birisi işlenirken diğeri de sisteme yüklenmektedir. Bu da parça yükleme–boşaltma zamanını sıfırlamaktadır. Otomasyon sistemi ile kesme işlemi kapalı alanda yapılmaktadır. Yükleme-boşaltma işlemi kesme odasının dışında yapılıp, trimlenip delinecek parçalar geliştirilen aparat yardımı ile otomatik olarak işleme bölgesine götürülmektedir. Böylece, otomasyon sistemi ile çalışanlar toz maruziyetinin olduğu ortam dışında çalışmış olmaktadır. Bu sayede iş kazaları ve maruziyet azalmaktadır. Tüm bu faydalarının yanında bilgisayar ortamında tasarlanmış olan CAD datalar, CAM programlarıyla istenen ölçülerde sıfır hata ile kesme ve delme operasyonlarının yapılması sağlanmış ve dolayısı ile bu durum, bir sonraki istasyon olan rötuş operasyonunda %10’luk bir azalmayla sonuçlanmıştır.

Şekil 1. CTP malzemede kalıp sonrası manuel işlemler, kesme.

Şekil 2. CTP malzemede kalıp sonrası manuel işlemler, delme.

Şekil 3. CTP’nin robot kesme ve delme otomasyon sistemi modellenmesi.

Şekil 4. CTP’nin robot kesme ve delme otomasyon sistemi.

Şekil 5. CTP malzemenin robot ve manuel kesim süre karşılaştırması.

Şekil 2’de CTP malzemelerde robot-manuel kesim süreleri ve Şekil 3’te parça bazında robot-manuel kesim süreleri karşılaştırılmıştır Şekil 5’te verilen grafikte CTP malzemelerde slot açma sürelerinin robot kesim ve manuel kesim süreleri karşılaştırılmaktadır. Şekil 6’da örnek bir slotlu kalıp parçası gösterilmektedir.

Şekil 6. Örnek kalıp parçasında robot otomasyon sistemi ile slot açılması

Şekil 7. CTP malzemenin robot ve manuel kesimde parça bazlı süre karşılaştırması.

Şekil 6’da verilen grafikte örnek olarak gösterilen örnek birkaç kalıp türü için kesme-delme işlemlerinin robot ve manuel kesim için toplam sürelerinin karşılaştırmaları verilmiştir. Sonuç olarak; 100 slotluk bir süzgeç robot ile 100 dakikada açılabilirken bu süre manuel işlemde 900 dakikayı bulmaktadır. Ayrıca robot kesim ile daha kısa sürede işlem yapılarak daha düzgün sonuçlara ulaşılabilmektedir.

2. Genel Sonuçlar

Kenar trimleme ve delme işlemlerinin manuel kesimden otomasyon sistemi ile robot kesime geçiş yapmasıyla bu işlemler için ayrılan alan 848 m2’den 60 m2’ye düşerek, %93 oranında azaltılmıştır. Bu alanda işlemler operatörler tarafından yapıldığından havalandırma saatte 50 çevrim yapılmaktadır. Buna rağmen yasal Kişisel Toz Maruziyet Değeri UEL 5gr/m3 iken proses ölçümlerinde bu değer 24 gr/m3’e çıkabilmektedir. Bu nedenle havalandırma ile birlikte aynı zamanda KKD (Kişisel Koruyucu Donanım) kullanmak da gerekmektedir. Yapılan otomasyon ile kesim 60 m2 alan ve 5 m yükseklikteki kapalı bir hacimde yapıldığından ve içeride operatör bulunmadığından havalandırma için saatte 20 çevrim yetmektedir. Bu da havalandırma toplam hacmini 42.440 m3’ten 6.000 m3’e düşürmektedir. Sırf hacmin küçültülmesi ve proses ortamında operatör çalıştırılmaması nedeni ile yıllık enerji tasarrufu 202.000 TL kadardır. Ayrıca aydınlatılan alanın küçültülmesi ve diğer ekipmanların sarfiyatı da eklendiğinde yıllık kazanç 232.000 TL’yi bulmaktadır. Özellikle kesme operasyonu, iş kazası riskinin oldukça fazla olduğu ve yoğun toz bulunan bir ortamda gerçekleştirilmektedir. Toz maruziyet değerleri 24 gr/m3 değerlerine çıkabildiğinden ve yasal maruziyet sınırı 5gr/m3 olduğundan çalışanlara KKD verilmektedir. 2013 yılında büyük maliyetlerde ekipman KKD olarak, tam yüz maskesi, özel tulum, özel eldiven, ayakkabı vb. çalışanlara tahsis edilmiştir. Otomasyon sistemine geçilmesiyle yıllık KKD maliyetinde bölüm bazında %92,3’lük oranda iyileştirme sağlanmıştır. Ayrıca işletmemizde kesme operasyonunda şu ana kadar toplam 1 büyük, 6 küçük olmak üzere 7 iş kazası meydana gelmiştir. İşletmemiz her ne kadar gerekli eğitimleri verip, KKD sağlasa da operatörlerin tehlikeli işlerde çalıştırılması kazalara açık kapı bırakmaktadır. Bu nedenle tehlikelerin kaynağında azaltılması esasına göre yeni proseste operatörler kesim alanının dışında bulunmakta ve KKD ihtiyacı minimum olmaktadır. Elde edilen gelişmeler özetlenirse; 2014 yılında, trimleme operasyonunda ton başına harcanan adam saat süresinin 2012 yılına göre %50 azaldığı hesaplanmıştır. KKD maliyetleri %92,3 oranda iyileştirilmiştir. Trimleme için parça başına harcanan süre ortalama 14 dakikadan, ortalama 4 dakikaya kadar indirilmiştir. Hatalı trimleme sonucu hurdaya ayrılan parça oranı %99 iyileştirilmiştir. Trimleme operasyonu için gereken alan miktarı %93 iyileştirilmiştir. Trimleme operasyonunda çalışan operatör sayısı 8’den 4’e düşürülmüştür. Trimleme operasyonu kaynaklı iş kazalarında ise %100 oranda iyileştirilme sağlanmıştır.