Toz metal sinterleme, diğer parça üretim süreçlerine göre önemli avantajlar sunuyor. Özellikle, sinterleme daha az maliyetle daha yüksek boyutsal doğruluk, daha yüksek mukavemet ve daha düşük ağırlık sağlıyor. Toz metallerin sinterleme işlemi, malzemenin %99’unu kullanan, zararsız nitrojen ve hidrojen yan ürünleri üreten son derece çevre dostu bir işlemden oluşuyor.
Otomobil endüstrisi de parça üretiminde bu süreci kullanıyor. Kuzey Amerika’da üretilen bir otomobil veya kamyonda tahmini 40 pound toz metal parça kullanılıyor. Dünyanın önde gelen metal tozu hassas bileşen tedarikçisi GKN Sinter Metals, İndiana’daki tesisinde, 3 büyük motor şirketi tarafından üretilen kamyonetler için bir dizi şanzıman debriyaj plakası parçası üretiyor.
Tüm süreci tamamen otomatikleştirme
Toz metal parçalar üretmenin kendine özgü zorlukları olabiliyor. Toz şekillendirildikten sonra sertleşmesi için bir sinterleme fırınına gönderiliyor. Fırına girmeden önce, kalıplanmış parça son derece kırılgan ve hasara açık bir hal alıyor. GKN Sinter Metals, Shuttleworth’un çözümünü kullanmadan önce, parça paletleri sıkıştırma presi, parça ölçeği, konumlandırma istasyonu, robotik matkap, fırın ve proses içi bölmeden oluşan bir üretim hücresinde manuel olarak hareket ettiriliyor. GKN’nin İndiana Fabrika Üretim Mühendisliği Müdürü, “Bu parçaları elle taşımak hem işçilik hem de ürün kalitesi açısından çok maliyetliydi. Her bir parça yaklaşık üç ila dört kilo ağırlığında. Bu çok fazla bir şey gibi görünmüyor ancak vardiya sonunda operatörler yoruluyor ve sık sık parçalara ve paletlere çarpıp parçalıyorlardı. Daha iyi bir yol olması gerektiğini biliyorduk” diyor.
Daha önce GKN için ısıl işlem makinesinden parçaları alan ve çekme fırınını otomatik olarak yükleyip boşaltan daha küçük bir düşük basınçlı biriktirme sistemi kuran Shuttleworth, şimdi tüm süreci tamamen otomatikleştirmeyi hedefliyor.
Prosese özel benzersiz tasarım
Shuttleworth’un yenilikçi Slip-Torque® makara tabanlı konveyör sistemi, toz metal parçaların taşınmasını otomatikleştirmek için mükemmel bir sunuyor. Slip-Torque sistemi, bölümlere ayrılmış, gevşek geçmeli makaralarla kaplı, ayrı ayrı çalıştırılan makaralı miller kullanarak çalışıyor. Bantlı konveyörlerin aksine, ürünler biriktiğinde ürünün altındaki makaralar kayar; bu, kırılgan toz metal parçaların ve seramik plakaların taşınmasında ürün hasarını büyük ölçüde azaltır. Sistemin ilk aşaması, ürünü sıkıştırma presinden toz metal parçaların doğruluk için tartılabileceği bir kantara taşıma işleminden oluşuyor. Shuttleworth mühendisleri, parçayı konveyörün altından kaldırmak, tartmak ve tekrar aşağıya yerleştirmek için benzersiz bir cihaz tasarlıyor. Ağırlık kontrolünden geçen parçalar, robotik toplama için hat boyunca konumlandırma istasyonuna taşınıyor. Ağırlık kontrolünü geçemeyen parçalar, başka bir Shuttleworth cihazı tarafından hat dışına itiliyor. Konumlandırıldıktan sonra, parçalar bir robot tarafından seçilip deliniyor ve ardından yavaşça bir palete yerleştiriliyor. Hem GKN hem de Shuttleworth mühendislik ekibi, bu görevi herhangi bir operatör müdahalesi olmadan gerçekleştirmek için mevcut robotla birlikte çalışacak tam entegre bir çözüm üzerinde iş birliği yapıyor. Daha sonra, parça dolu seramik paletler hat boyunca ilerliyor ve bu konumlandırılmış paletlerin birkaç yüz tanesi sinterleme fırınına girerken yan yana 3 tane olacak şekilde biriktiriliyor. Bu biriktirme çözümü, aynı şekilde yükleme yapmak için üç ayrı konveyör kurmak yerine GKN için büyük bir maliyet tasarrufu sağlıyor. Shuttleworth Bölge Satış Müdürü Kim Hildebrand, “Fırının yüklenmesi ve boşaltılması bu projede karşılaştığımız benzersiz bir zorluktu. Fırının her iki ucundaki konveyörler 90 derecelik açılarla yaklaşıyor. Geleneksel bir itme mekanizması, seramik paletlerin aşındırıcı özellikleri nedeniyle makaraları aşındıracaktı” diyor.
Shuttleworth’teki mühendisler, fırın konveyörüne paralel çalışan, sürtünmesiz bir kaldırma ve aktarma mekanizması tasarlıyor. Cihaz, silindirlerin altından talep üzerine hareket ederek fırının içine ve dışına sorunsuz bir transfer sağlıyor. Yeni sistem, hücrenin manuel olarak yüklenmesi ve boşaltılmasına kıyasla paletlerdeki aşınma ve hasarı azaltıyor. Bu aynı zamanda, bir arka kütük olması durumunda fırından çıkan ürünler için güvenilir bir ağ sağlıyor. Parçalar ısıtıldıktan sonra paletler Shuttleworth Slip-Torque konveyör sistemi üzerinde ikinci bir robotik konumlandırma istasyonuna ilerliyor. Bu robot parçaları paletlerden alır ve bir çöp kutusuna yerleştiriyor. Boş paletler daha sonra kapalı devre sisteminden tekrar dolaştırılıyor.
17 yıl sonra bile optimum performans
Sistemin 2001 yılında faaliyete geçmesinden bu yana GKN, önemli kalite iyileştirmelerinden yararlanıyor; envanter ve işçilik maliyetlerini düşüyor. Slip-Torque konveyörün yumuşak yapısı ve robotik konumlandırma sisteminin dahil edilmesi, parçaların ve paletlerin tüm süreç boyunca hasarsız kalmasını sağlıyor. Sadece daha az hasarlı parça görmekle kalmayan GKN, aynı zamanda artık hücreyi çalıştıran operatörlerden 6’sına ihtiyaç duymuyor. GKN, “Shuttleworth konveyörü, karmaşık parçalarımızı üretmek için tamamen otomatikleştirilmiş sistemimizin kritik bir bileşeni. Bu parçaları preste çeşitli aşamalar boyunca operatör olmadan güvenli bir şekilde taşıyabilmemiz çok önemli” diye açıklıyor. Genel olarak GKN Sinter’in daha az maliyetle daha yüksek kalitede ürün üretmesini sağlayan Shuttleworth sistemi, tutarlı önleyici bakım ve yağlama hizmetleri sayesinde yaklaşık 17 yıl sonra bile optimum performansta çalışmaya devam ediyor.
