ABD imalat sektöründe 'akıllı otomasyon' devrimi: Üretim süreleri %68 kısalıyor

İş gücü sıkıntısı, kırılgan tedarik zincirleri ve kişiselleştirilmiş ürünlere artan talep, imalat sektörünü geleneksel kitlesel üretim modellerinin ötesinde çözümler aramaya yöneltiyor. ABD Enerji Bakanlığı’nın (DOE) desteğiyle Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’nın (ORNL) İmalat Gösterim Tesisi’nde (MDF) yürütülen çalışmalar, yüksek çeşitlilikte ve düşük hacimli üretim için yapay zeka ve sensörlerle donatılmış otomasyon sistemleri sunuyor. 

Yaklaşım, düşük maliyetli denizaşırı iş gücüyle rekabet etmek yerine hız, esneklik ve yüksek mukavemetli yerli üretim kapasitesine odaklanarak fabrikaların çalışma biçimini değiştirmeyi amaçlıyor.

ESNEK OTOMASYON MODELİ 

ORNL İmalat Robotikleri ve Kontrol Grubu Lideri Joshua Vaughan, ABD’de yerli imalat verimliliğinin 2012’den bu yana büyük ölçüde durağanlaştığını belirterek otomasyon yaklaşımını yeniden ele aldıklarını ifade etti. Vaughan, otomasyonun mevcut iş gücünün etkisini artırması ve çalışanlara üretimi daha hızlı, dayanıklı hale getirecek araçlar sunması gerektiğini vurguladı.

Geleneksel sabit otomasyon sistemlerinin her ürün değişiminde yeniden programlanması esnekliği sınırlarken, ORNL’in geliştirdiği dinamik sistemler çevresel koşulları algılayıp süreçleri anlık olarak ayarlayarak bu engeli aşıyor.

SENKRONİZE ROBOT KOLLARI 

Geliştirilen teknolojiler arasında, büyük metal parçaların otonom üretimini sağlayan Tel-Ark Katmanlı İmalat (WAAM) altyapısı bulunuyor. Büyük bileşenlerin tek robot koluyla üretilmesinden kaynaklanan zaman kaybını azaltmak için geliştirilen MedUSA, ortak bir çalışma alanında çarpışmadan ve senkronize biçimde çalışan üç bağımsız robot kolu kullanıyor.

R&D 100 Ödülü kazanan sistem, katmanlı malzeme yığma ile uyarlanabilir süreç kontrolünü eş zamanlı yürütüyor. Altyapıyı tamamlayan ve aynı ödüle layık görülen Future Foundries platformu ise katmanlı imalatı, talaşlı işlemeyi ve dijital muayeneyi tek bir otonom iş akışında birleştiriyor.

ORNL araştırmacısı Thomas Feldhausen, bu entegrasyonun teslimat sürelerini yüzde 68’e kadar kısalttığını, maliyetleri düşürdüğünü ve yerli tedarik zincirlerinin küresel rekabet gücünü artırdığını belirtti.

POLİMER VE KOMPOZİTLER 

Araştırmacılar, metal bileşenlerin yanı sıra polimer ve kompozit üretimi için de çözümler geliştirdi. Katkılı Yöntemle Güçlendirilmiş Termoform (ART), yüksek maliyetli kalıplar kullanmadan düz termoplastik levhaları üç boyutlu baskı desenleriyle seçici olarak güçlendirip üç boyutlu formlara dönüştürüyor.

Hat içi sensörlerle kalite kontrolü sağlayan yöntem, metal takviye ihtiyacını ortadan kaldırıyor. Otomotiv ve havacılık için geliştirilen Katmanlı Üretim-Sıkıştırma Kalıplama (AMCM) sistemi, hizalanmış kısa liflerle yüksek mukavemetli kompozit parçaları saatler yerine dakikalar içinde üretiyor.

CAMX ACE Ödüllü Çoklu Ekstrüzyon Platformu da birden fazla ekstrüderi tek bir yüksek verimli üretim akışında birleştirerek aynı malzeme şeridinde farklı malzeme kombinasyonlarının kullanılmasına imkan tanıyor.

KRİTİK BİLEŞENLERİN ÜRETİMİ 

Esnek otomasyon mimarisinin stratejik altyapı projelerine uygulanması, Rapid RUNNERS girişimiyle gösterildi. Proje, büyük hidroelektrik türbin çarkları gibi tedarik süresi bir yılı aşan kritik enerji bileşenlerinin üretimine odaklanıyor.

Yakın net şekil üretim teknikleriyle bu sürelerin önemli ölçüde azaltılması hedefleniyor. ORNL araştırmacısı Adam Stevens, modelin hidroelektriğin yanı sıra savunma sanayii, ulusal güvenlik ve ağır sanayi altyapılarında da yerli üretim bağımsızlığı sağlayabileceğini ifade etti.

İNSAN VE MAKİNE 

MDF Direktörü Ryan Dehoff, otomasyon araştırmalarının malzeme bilimi ve gelişmiş kontrol sistemleriyle birlikte yürütüldüğünü belirtti. Dehoff’a göre geleceğin fabrikaları, insan muhakemesi ile makine hassasiyetini birleştiren 'akıllı çalışanlar ve esnek sistemler' üzerine kurulacak.