tasarım tasarım tasarım
advertisement
TASARIM • Tasarı Tasarım herkes iç için farklı farklı şey ifade etmektedir. etmektedir. Bayanları Bayanların şapkaları apkalarından tutun da diş dişli kutuları kutularının yağ yağdanlı danlıkları klarına kadar üretilen her nesne bir tasarı tasarım olarak nitelendirilebilir. Ancak, tasarı tasarım daha çok şey de ifade etmektedir. Örneğ rneğin doğ doğa, bazı bazıları ları için tanrı tanrısal bir tasarı tasarım olarak kabul edilmektedir. TASARIM • Mekanik tasarı tasarım ve malzemelerin tasarı tasarımdaki rolü rolü, bizi ilgilendiren kı kısımdı mdır. Mekanik elemanları elemanların bir kü kütlesi vardı vardır,yü r,yük taşı rlar,ıısı iletirler,aşı nmaya ve korozif ortamlara taşırlar, iletirler,aşınmaya maruz kalı kalırlar. Mekanik elemanlar tek bir malzemeden yapı yapılabileceğ labileceği gibi, çok sayı sayıda malzemeden de yapı yapılabilir,belirli bir tasarı tasarımları mları vardı vardır ve imal edilmek zorundadı zorundadırlar. TASARIM • Tasarı Tasarımda Malzeme Bir fikirden yola çıkılarak tasarı tasarım yapı yapılabileceğ labileceği gibi, pazardaki ayrı ayrıntı ntılı bazı bazı taleplerden yola çıkılarak da tasarı tasarım yapı yapılabilmektedir. Her iki durumda da ürünün yapı yapılacağı lacağı malzeme hakkı hakkında karar vermek gerekmektedir. 1 TASARIM • Bazen de malzeme seç seçimine karar verilirken zorlanı zorlanılabilir. labilir. Yeni bir ürün istenebilir yada mevcut bir ürünün geliş geliştirilmesi istenebilir yada mü mümkü mkünse yeni bir malzme ile imal edilmesi istenebilir. Mühendislikte kullanı kullanılabilecek malzeme sayı sayısı çok fazla olup 40.00040.000-80.000 arası arasında olduğ olduğu tahmin edilmektedir. Bununla birlikte yü yürürlü rlüğe giren standartlarla bu rakam azaltı azaltılmaya çalışı lmaktadıır.Bir yandan da yeni malzemeler alışılmaktad ortaya çıkarı karılmaktadı lmaktadır. TASARIM O halde bu kadar geniş geniş malzeme listesinden mü mühendisler amaç amaçları larına en uygun malzeme seç seçimini nası nasıl yapacaklardı yapacaklardır ??? TASARIM • Tasarı Tasarımın uygun olduğ olduğu seviyeye gö göre soru bir çok dü düzeyde cevaplanabilir; cevaplanabilir; Baş Başlangı langıçta tasarı tasarım akı akıcıdır ve opsiyonlar çok fazladı fazladır.Tü r.Tüm malzemeler gö göz önüne alı alınmalı nmalıdır. Tasarı Tasarım üzerine yoğ yoğunlaş unlaştıkça ve parç parça şekillendikç ekillendikçe seç seçim kriterleri netleş netleşir yani keskinleş keskinleşir.Ve seç seçilecek malzeme sayı te bu durumda daha kesin ve sayısı azalı azalır.İş r.İşte detay veriler gerekir ve seç seçim iç için farklı farklı analiz yö yöntemleri kullanı kullanılır. Tasarı Tasarım sonunda daha hassas veriler gerekir, malzeme sayı sayısı birkaç birkaça iner bazen de sadece birdir. 2 TASARIM • Malzemelerin seç seçimi Malzemelerin seç seçimi, şekillendirilme yani imalat yö msıız olarak yöntemlerinden bağı bağıms yapı yapılamaz. O halde imalat yö yöntemleri örn. Talaş Talaşlı, talaş talaşsız, birleş birleştirme, yü yüzey iş işleme ve diş diş açma vb. gibi tasarı tasarımın önemli bir unsurudur. Maliyet de malzeme seç seçiminde önemli bir baş başka faktö faktördü rdür. TASARIM • Malzemelerin seç seçimi İyi bir tasarımın tek başına bir ürünü satmak için yeterli olmadığı da göz önünde tutulmalıdır.Ev aletlerinden otomobile ve uçağa kadar her ürünün şekli , dokusu (yapısı), rengi, estetiği ve dekorasyonu her zaman kullanıcıya bir haz vermektedir. Çok önemli olan bu estetik unsurlar ,endüstri veya diğer bir deyişle endüstriyel tasarım olarak bilinir ve bir çok mühendislik dersinde ele alınmazlar. Estetik unsurlar ihmal edildiğinde,üreticinin pazar payını kaybetmesine neden olur. Çünkü, iyi bir tasarım çalışır ama mükemmel bir tasarım ayrıca haz verir. TASARIM • Tasarı Tasarım problemlerinin tek ve tam bir çöz çözümü yoktur. yoktur. Tasarı Tasarımcı mcının ihtiyacı ihtiyacı olan tek şey,aç ey,açık bir dü düşünce ve tü tüm olası olasılıklar iç için karar vermeye istekliliktir. Atasö Atasözünün dediğ dediği gibi; ‘’denize ‘’denize geniş geniş ağ atı atılırsa çok balı balık tutulur ‘’ sözünde olduğ olduğu gibi en uygun malzemeyi seç seçmek iç için bir prosedü prosedür gerekmektedir. Örneğ rneğin malzeme seç seçimini diyagramlar yardı yardımı ile yapmak, potansiyel malzeme adayları adayları arası arasında ilk seç seçimi basitleş basitleştirmektedir. Malzeme ve tasarı tasarım (biç (biçim) arası arasındaki etkileş etkileşim ayrı ayrıntı ntılı olarak tartışı lmalııdır.Ayrı tartışılmal r.Ayrıca,kullanı ca,kullanıcıya tasarı tasarımı doğ doğrudan imalat prosesi ile gerç gerçekleş ekleştirmesine imkan veren proses seç seçim diyagramları diyagramları geliş geliştirilmiş tirilmiştir 3 TASARIM • Mühendislik Malzemelerinin Geliş Gelişimi Tarih boyunca malzemeler sı sınırlı rlı olarak tasarlanmış tasarlanmışttır. Eski çağlar, insanları insanların kullandığı kullandığı malzemelerin isimleri ile örneğ rneğin taş taş devri, bronz devri, demir devri gibi adlandı adlandırılmış lmışttır. İnsanlar öldü ldüklerinde hazineleri de kendileri ile birlikte gö gömülmekteydi. Mısır firavunları firavunlarından Tutankamun,taş Tutankamun,taş lahit iç içine renkli camdan yapı yapılmış lmış eşyaları yaları ile, Agamennon ise bronz kı kılıcı ve altı altın maskı maskı ile gömülmü lmüşlerdir. Firavunun eş eşyaları yaları,yaş ,yaşadı adıkları kları zamanı zamanın en yü yüksek teknolojisine ait ürünleri temsil etmekteydi. Düşünün arkadaş arkadaşlar,eğ lar,eğer firavunlar bü bügün yaş yaşasalar ve ölselerdi yanları yanlarında neler gö gömülebilirdi?Titanyum saatleri mi? yoksa karbon elyaf ile takviye edilmiş edilmiş tenis raketlerini mi? Yoksa metal matrisli kompozit dağ dağ bisikletlerini mi? Yada polieter etil keten kaskları kasklarını mı? TASARIM • Günümüz tek bir malzeme çağı değ değildir ve çağım ğımızda malzemelerin sı sınırı yoktur. Şimdiye dek gü günümüzdeki kadar malzemelerin çok hı hızlı zlı geliş geliştiğ tiği ve özelliklerin bu kadar değ değişkenlik gö gösterdiğ sterdiği asla baş başka bir çağ olmamış olmamışttır. Mühendislerin temin edilebileceğ edilebileceği malzeme listesi öyle hı hızlı zlı geliş gelişmektedir ki, üniversiteden 30 yı yıl önce mezun olan birinin bu malzemelerin yarı yarısından bile haberi yoktur.Ama yeni malzemelerin bilinmemesi tasarı tasarımcı mcı için risk oluş oluşturmaktadı turmaktadır. TASARIM • Tarih öncesi malzemeler M.Ö M.Ö.10000 den önce taş taş devrinde taş taş daha sonraları sonraları ise seramikler ve camlar,doğ camlar,doğal polimerler ve kompozitlerdi. Her zaman teknolojinin en üst noktası noktasında olan silahlar,ahş ndan silahlar,ahşap ve çakmak taşı taşından yapı yapılmaktaydı lmaktaydı.Bö .Bölgesel olarak bulunan altı altın ve gü gümüşün ise teknolojideki rolü rolü çok azdı azdı.Bakı .Bakır ,bronz ve daha sonrada demirin bulunuş bulunuşu(bronz devri M.Ö M.Ö.4000.4000-1000 arası arası ve demir devri M.Ö M.Ö.1000.1000-M.S.1620 arası arası) sonrası sonrasında bu malzemeler, ahş ahşaptan ve taş taştan yapı yapılmış lmış eski silahları silahların ve takı takımları mların yerini alarak teknolojinin ilerlemesini geliş geliştirmiş tirmiştir. 4 TASARIM • Dökme demir teknolojisi; 16201620-1850 yı yılları llarında mü mühendislikte metallerin hakimiyet kurması kurmasını sağ sağlamış lamışttır.Ve daha sonra çelikler,hafif alaşı mlar ve özel alaşı mlardaki alaşımlar alaşımlardaki geliş gelişmeler de metallerin konumun sağ sağlamlaş lamlaştırmış rmışttır. 1960’ 1960’ lı yıllarda mü mühendislik malzemeleri denilince akla ilk gelen metaller olmaktaydı olmaktaydı. TASARIM • Seramikler sı sınıfından Portland çimentosu, refrakterler ve silika , polimer sı sınıfından kauç kauçuk , bakalit ve polietilen gibi malzemelerde de geliş gelişim devam etmekteydi. etmekteydi. Ancak, bu malzemelerin toplam malzeme pazarı pazarındaki payları payları baş başlangı langıçta çok azdı azdı. TASARIM Daha sonraki yı mlarıının geliş yıllarda metal alaşı alaşımlar gelişme hızı yavaş yavaşlamış lamışttır. Bir yandan çeliğ eliğe ve dö dökme demire olan talep azalı azalırken, diğ diğer yandan yü yüksek performanslı performanslı seramiklerin üretimi, polimer ve kompozit endü endüstrisi hı hızla geliş gelişmektedir. Malzemelerde gö görülen hı hızlı zlı değ değişimi tasarı tasarımcı mcılar görmemezlikten gelemezler. 5 1- TASARIM ÇEŞİTLERİ Tasarı Tasarım; orijinal tasarı tasarım ve uyarlanan veya geliş geliştirilen tasarı tasarım olmak üzere ikiye ayrı ayrılır. 1-TASARIM ÇEŞİTLERİ • Orjinal Tasarı Tasarım Örn .tü .tükenmez kalem, kompakt disk gibi Orjinal tasarı ma prensibi gerekir. tasarımda, yeni çalış alışma Tasarı Tasarımcı mcı, fikrini olabildiğ olabildiğince geniş geniş tutarak, tü tüm olası olası çöz çözümleri dikkate almalı almalı ve bunlar arası arasında en uygun olanları olanları seç seçmelidir. Yeni malzemeler, orjinal tasarı tasarımlara imkan veren yeni ve orjinal malzeme kombinasyonları kombinasyonları sunarlar.ö mlarıın gaz tü sunarlar.örn.sü rn.süper alaşı alaşımlar türbinleri gibi yüksek sı sıcaklı caklık uygulamaları uygulamalarında kullanı kullanılması lması, transistö transistörler için yü yüksek saflı saflıkta silisyum kullanı kullanımı vb. 1-TASARIM ÇEŞİTLERİ • Bazen de yeni ürünler iç için yeni malzemeler geliş geliştirilir.ö tirilir.örn.hem türbinler, hem nü nükleer enerji, hem savunma sanayii için seramik ve kompozit malzemelerin geliş geliştirilmesi. nda zarar • Tankı Tankın mayı mayına çarptığı arptığında görmemesi iç için 10 kg.TNT patlaması patlamasında etkilenmeyen kompozit malzemeden yapı yapılan zı zırh TÜ TÜBİTAK tarafı tarafından geliş geliştirilmiş tirilmiş ve tankları tanklarımızda kullanı kullanılmaya baş başlanmış lanmışttır. 6 1-TASARIM ÇEŞİTLERİ • Uyarlanan veya geliş geliştirilen tasarı tasarım • Tasarı ma prensiplerinin yetkinleş Tasarımın amacı amacı; çalış alışma yetkinleştirilerek • verimin artması artmasının sağ sağlanması lanmasıdır. Bu amaç amaçla da, çoğu kez malzemenin geliş geliştirilmesi yeterli olabilir. Günümüzde, pazar payı payında rekabetin fazla olduğ olduğu otomotiv sektö sektöründe, ev araç araç ve gereç gereçlerin yapı yapımında metalik malzemeler yerine plastik ve kompozit malzemelerin kullanı kullanımı örn. tamponlar, çamurluklar, ön panel vb. spor araç araç ve gereç gereçlerin yapı yapımında karbon fiber takviyeli plastik matrisli kompozit malzemelerin kullanı kullanımı örn.tenis raketleri, kayak takı takımları mları, kasklar vb. 1-TASARIM ÇEŞİTLERİ • Değ Değişik tasarı tasarımlar; boyutlandı boyutlandırmada bir değ değişiklik veya • fonksiyon değ değiştirmeksizin ayrı ayrıntı ntılarda yada metodda değ değişiklikler gerektirebilir. Boyut değ değişimi , malzeme değ değişimi gerektirebilir. Örn. Model uç uçak balsa malzemesinden yapı yapılırken gerç gerçeği alü mlarıından, boyler kazanı alüminyum alaşı alaşımlar kazanı modeli bakı bakırdan yapı yapılırken gerç gerçeği çelikten yapı yapılır. 2-TEKNİK SİSTEMLER • Bir iş işlevi yerine getirmek üzere bir araya getirilen montaj grupları grupları ve tek tek parç parçalardan oluş oluşan sisteme ‘’Teknik ‘’Teknik Sistem’’ Sistem’’ denir ve değ değişik şekillerde tanı tanımlanarak analiz edilir. • Sistem analizi dü düşüncesi:sisteme ncesi:sisteme giren çıkan bilgi,enerji ve malzeme akışı akışı ele alı alınır.ö r.örn. Elektrik motoru enerjisini mekanik enerjiye dö dönüştürür, dö dövme prosesi malzemeye şekil verir. 7 2-TEKNİK SİSTEMLER Sistem analizi düşüncesi yaklaşı mında sistem; ilgili yaklaşım alt sistemlere ayrı ayrılır ve alt sistemler birim fonksiyonları fonksiyonları oluş oluşturur. Sonuç Sonuçları ların dü düzenlenmesi sistemin fonksiyon yapı yapısı olarak isimlendirilir. örn.insanı rn.insanın solunum sistemi, sindirim sistemi, kan dolaşı m sistemi toplam sistemi oluş dolaşım oluşturur. Veya ektrü ektrüzyon makinası makinasının hidrolik sistemi, kalı ma sistemi makinanı kalıpları pları, sonsuz vida çalış alışma makinanın toplam sistemini oluş oluşturur. 2-TEKNİK SİSTEMLER Sistem analizi Dü Düşüncesi:enerji, malzeme ve bilgi dönüşümü olarak teknik sistemin analizi TASARIM ÇEŞİTLERİ • Teknik sistemleri analiz etme: etme: Sistemi • • montaj grubu ve parç parçalara ayı ayırmaya dayanan analiz yoludur. Örn. Bir bisiklet teknik sistemdir.Tekerlek montaj grubudur ve tekerlek poyrası poyrası, diş dişliler, jant ve diğ diğer parç parçalar gibi tek tek parç parçalardan oluş oluşur. Malzeme seç seçimi parç parça dü düzeyinde olur ve her parç parça farklı farklı malzemelerden yapı yapılmış lmışttır. Bazı Bazı parç parçalar özel olup tasarı tasarıma özgü zgüdür. O zaman tasarı tasarımcı mcı, uygun malzemeyi ve uygun imalat yö yöntemini seç seçmek zorundadı zorundadır. 8 2-TEKNİK SİSTEMLER • Teknik sistemleri analiz etme;teknik sistemi montaj ve parç parçalara ayı ayırarak analiz etme TASARIM ÇEŞİTLERİ • Özetlenirse, • Tasarı Tasarımı yapı yapılan parç parçanı anın fonksiyonu; malzeme ve imalat yöntemi ile etkileş etkileşmektedir. 3-TASARIM PROSESİ • Tasarı Tasarım; geri dö dönüşlü bir sü süreç reç olup baş başlangı langıç noktası noktası ya bir pazar yada bir fikirdir. Son noktası layan ürün noktası ise bir gereksinimi karşı karşılayan ya da esinlenmiş esinlenmiş bir tasarı tasarımdı mdır. 9 3-TASARIM PROSESİ • Tasarı Tasarımın baş başlangı langıç ve son noktaları noktaları arası arasında 3 basamak yer almaktadı almaktadır. -- kavramsal tasarı tasarım aş aşaması aması: tasarı tasarımcı mcı sistemi oluş oluşturan fonksiyonlar için alternatif çalış ma prensiplerini veya alışma şemaları emalarını, alt fonksiyonları fonksiyonları ayı ayırma veya bir araya getirme yolları yollarını, maliyet ve performansa etki eden her diyagramı diyagramı dikkate alı alır. 3-TASARIM PROSESİ --ş --şekillendirme (biç (biçimlendirme) aşaması aması: fonksiyon yapı yapısı ele alı alınarak, bu fonksiyonlar analiz edilmeye çalışı alışıllır. Analizle ortaya konan gerilmelere, sıcaklı caklıklara ve çevra koş koşulları ullarına karşı karşı performans sağ sağlayan malzemeler seç seçilmeye çalışı alışıllır. Bu seç seçimde yanı yanılma payı payı çok azdı azdır. 10 3-TASARIM PROSESİ • --ayr --ayrııntı ntılı tasarı tasarım aş aşaması aması: her parç parçaya ait özellikler kesinleş kesinleştirilir. Kritik parç parçalar iç için sonlu elemanlar metodu kullanı kullanılarak kesin mekanik ve ısıl analizler yapı yapılır. 3-TASARIM PROSESİ --son --son basamak: ürünün nası nasıl üretileceğ retileceği tanı tanımlanı mlanır. Parç Parça ve parç parça grupları gruplarına ait performansları performansları arttı arttırmak iç için optimizasyon yöntemleri kullanı kullanılır. Malzeme seç seçilir, üretim sü sürec, analiz edilir ve tasarı tasarım maliyeti çıkarı karılır. Ayrı Ayrıntı ntılı tasarı tasarım yapı yapılır. 3-TASARIM PROSESİ • Tasarı Tasarım Araç Araçları ları ve Malzeme Verileri Tasarı Tasarımın baş başarı arılı olabilmesi iç için; --tasar --tasarıımın analizine ve optimizasyonuna olanak veren mühendislik bilim araç araçları ları, --malzeme --malzeme seç seçimi önem kazanı kazanır. Malzeme seç seçimi tasarı tasarımın her aşaması amasında bü büyük önem kazanmaktadı kazanmaktadır. Malzeme seç seçerken hangi malzeme bu gö görevi daha iyi yapar şeklinde tekrar tekrar sorgulama (iterasyon) yapı yapılmalı lmalıdır.En ucuz şekilde şekillendirilebilen, birleş birleştirilebilen ve bitirme iş işlemleri uygulanan malzeme; tasarı tasarımda en çok istenen malzemedir. 11 3-TASARIM PROSESİ • Fonksiyon, Tasarı Tasarım, Malzeme, Prosesi Malzeme seç seçimi biç biçimden ayrı ayrı düşünülemez. Yani biç biçim; makroskopik anlamda dış dış biç biçim ve boyutları boyutları kapsamaktadı kapsamaktadır. İç biç biçim ise mikroyapı mikroyapıyı ifade etmektedir. Biç Biçimi sağ sağlamak iç için kullanı kullanılan ve öznesi malzeme olan prosese ise imalat adı adı verilir. İmalat; dö döküm, dö dövme gibi ilk şekil verme özelliklerini, talaş talaş kaldı kaldırma özellikleirni (tornalama,frezeleme vb.) ve bitirme iş işlemlerini (polisaj gibi) kapsamaktadı kapsamaktadır. 12 3-TASARIM PROSESİ • Fonksiyon, malzeme seç seçimini etkiler. • Biç Biçim; malzemenin kullanı kullanımı sırası rasında fonksiyonun sağ sağlanması lanması için seç seçilir ve prosese ve malzeme özelliklerine etkir. • Proses; biç biçimi,boyutu, hassasiyeti ve maliyeti belirler. Özetle proses; fonsiyon,malzeme, biç biçim ve maliyeti etkilemektedir. etkilemektedir. • Kaynakç Kaynakça Ashby,M.F. ‘’ Materials Selection In Mechanical Design’’ ,Second Edition,ISBN 0 Design’’,Second 75067506-4357 9 13
