OTOMOTİV SANAYİ ve Eklemeli Üretim Eklemeli Üretimde Çeşitlilik A.KERİM TÜRK Eklemeli İmalat Eklemeli İmalat (AM, Additive Manufacturing) imalat yöntemlerinin aksine, 3B model verilerinden nesneler oluşturmak için genellikle katman üzerine katmanlı malzeme birleştirme işlemi olarak tanımlamaktadır. Eklemeli İmalatta Kullanılan Malzemeler • Paslanmaz çelik • Maraging Çelik • Inconel • Alüminyum ve alaşımları • Titanyum ve alaşımları • Talep Üzerine Diğer Malzemeler Metal Enjeksiyon Kalıplama (MIM) ile pres ve sinterleme teknolojileri de bitmiş şekilli parçalar üretme olanağı sunmaktadır, ancak bunlar büyük hacimli küçük parça serileri için önerilmektedir. Ağırlık ve Adete göre karşılaştırma Farklı Toz Metalurjisi teknolojilerinin parça büyüklüğü ve ağırlığının üretim adedine göre karşılaştırması Metal Enjeksiyon Kalıplama (MIM) ile pres ve sinterleme teknolojileri de bitmiş şekilli parçalar üretme olanağı sunmaktadır, ancak bunlar büyük hacimli küçük parça serileri için önerilmektedir. Pazar Perspektifleri Eklemeli üretim teknolojisinin kullanımı, birçok endüstride gelişmektedir: • • • • • • • • • • • Otomotiv ve Ulaşım Medikal (tıp, Cerrahi implantlar ve dental uygulamalar) Enerji Tüketici ürünleri Diş Elektronik Gıda Genel Sanayi Tıbbi Teknoloji Havacılık Plastik işlemede kullanılan aletler Bunun yanında, eklemeli imalat için metal tozu üretimin artması, toz maliyetlerini de azaltabilir. Bununla birlikte, çoklu lazer tarayıcılar ve artan karmaşıklık nedeniyle makine kullanımının biraz düşmesi beklenmektedir. Ayrıca yapım hızındaki artış, parçanın geometrisi (örneğin duvar kalınlığı) ile sınırlanabilir. Eklemeli İmalat Terminelojisi Yöntemin Adı ve Kısaltması Türkçe Karşılığı 1. Additive Manufacturing (AM) Eklemeli İmalat 2. Additive Layer Manufacturing (ALM) Katmanlı Üretim 3. Laser Metal Deposition (LMD) Lazer Metal Biriktirme 4. Direct Metal Deposition (DMD) Doğrudan Metal Biriktirme 5. Electron Beam Melting (EBM) Elektron Işın Ergitme 6. Laser Beam Melting (LBM) Lazer Işın Ergitme 7. Selective Laser Melting (SLM) Seçimli Lazer Ergitme 8. Selective Laser Sintering (SLS) Seçimli Lazer Sinterleme 9. Direct Metal Laser Sintering (DMLS) Doğrudan Lazer Metal Sinterleme 10. Powder Bed Fusion Toz Yatak Kaynaştırma 11. Powderfed Fusion Toz Besleme Kaynaştırma 12. Laser Cladding Lazer Kaplama 13. Laser-Based Additive Manufacturing (LBAM) Lazer Destekli Eklemeli İmalat Açıklama 3.ve 4. Terimler aynı yöntem için kullanılmaktadır [4]. 6.ve 7. Terimler aynı yöntem için kullanılmaktadır [4]. Maliyet Grafiği Grafik: euro/cm³ olarak metal EÜ maliyetleri (Roland Berger’in izniyle) Otomotiv Parçaları İçin Eklemeli İmalat Katmanlı üretim, özellikle metal 3D baskı, otomotiv endüstrisinin karşı karşıya olduğu mevcut zorluklara yeni bir yaklaşım getiriyor. Karmaşık ancak hafif bileşenlerin oluşturulmasına izin verirken tasarım özgürlüğü sunar. Otomotiv katkılı imalat, alet gerektirmeden bileşenlerin üretilmesini sağlayarak geliştirme ve üretim maliyetlerini düşürür. Tekrarlanabilir katkı işlemi, doğrudan seri üretim araçlarına takılabilen parçalarla sonuçlanır. Otomotiv Parçaları İçin Eklemli İmalat Motor Parçaları 3D baskı teknolojisi, performans veya güvenilirlikten ödün vermeden motor üretim maliyetlerini azaltabilir. Akü Muhafazaları Özel araç uygulamaları ve yarış için özel muhafazalar kolayca üretilebilir. Soğutma Sistemleri Katkı, özel boyut ve şekillere izin verir. Özel dâhili kanallar, farklı soğutma uygulamaları için soğutma sıvısı akışını değiştirebilir. Hafif Menteşeler ve Braketler Menteşeler ve braketler entegre bileşenler olarak tasarlanabilir, üretilebilir ve monte edilebilir. Isı Eşanjörleri Otomotiv uygulamaları için yüksek kaliteli, ağırlığı optimize edilmiş bileşenlerin seri üretimi. Dişliler Hareketli bileşenlerin kütlesini azaltmak, enerji verimliliğini doğrudan artırdığı için özellikle önemlidir. Otomotiv Parçaları İçin Eklemeli İmalat Alttan kesikli parçalar, draft açıları, boşluklar, takımlar, mastarlar, rotorlar, fikstürler ve çarklar, eklemeli üretim kullanılarak yapılabilecek parçalardan bazılarıdır. Ek olarak, montaj parçaları, kesitli parçalar ve bağlantı elemanları gibi birden fazla parça tek bir parça halinde düzenlenebilir. Eklemeli Üretim, daha önce geleneksel olarak üretilmesi imkansız olan parçaların üretilmesine izin verdiği için otomotiv endüstrisi için özellikle avantajlı olmuştur. Örnek Projeler Eklemeli Üretim Teknolojisi • Alüminyum, Titanyum, Kobalt Krom, Nikel Alaşımlı • Inconel, Maraging ve Paslanmaz Çelik • Organik Yüzeyler İçeren Son Derece Karmaşık Yapılar • İşleme Sonrası İşleme ve Son İşlem Yetenekleri Eklemeli Üretim Teknolojisi Karmaşık iç kanallara sahip hidrolik prototipi, (Kaynak: AB projesi COMPOLIGHT) LBM yoluyla üretilmiş, konvansiyonel prosesler ile üretilmesi imkansız ITER için 316L vakum permeatörü prototipi. (IK4-Lortek’in izniyle) Otomotiv Parçaları İçin Eklemeli İmalat EOS ve Wit Isı eşanjörü prototipi Endüstri kullanıcı sektörü: Motor sporları Malzeme: Al Si 10Mg Kullanılan eklemeli imalat süreci: Lazer Işınlı Ergitme Dış yüzeylerde kendinden destekli entegre soğutma kanatçıklarına ve soğutulan sıvının akışını kesmek için soğutma borularının içinde türbülatörlere sahip yeni tasarım. Bir EOS M290 makinede üretilmiştir. EÜ teknolojisinin faydaları Maksimum ısı transfer Kompakt ve ölçeklenebilir tasarım F1 Devrilme Kasnağı - Endüstri kullanıcı sektörü: Motor sporları, F1 - Malzeme: Ti6Al4V - Parça ağırlığı ve boyutları: 2,6kg, 370mm uzunluk - Kullanılan eklemeli imalat süreci: Elektron Işınlı Ergitme Bir devrilme durumunda sürücüyü korumak için kullanılan darbe yapısı geleneksel olarak hassas döküm ile üretilmektedir. Dash-CAE (tasarım), The Mercury Centre (uretim) AM deneyimli kuruluşlar için AM ‘ in En Büyük Uygulama Zorlukları Genel olarak, AM deneyimli kuruluşlar için, yeterlilik ve sertifikasyon ana endişedir. (>%70), ardından teknik bilgi ve yetenek ihtiyaçları (%60) (burada AR-Ge kuruluşları arasında önemli bir fark olmasına rağmen (>%70). Sınırlu ölçüde, ekonomik ve teknik yönler de bazı kuruluşlar için endişe vericidir. AM İçin Genişleyen Alanlar - Kuruluşların çoğu, prototipleme/küçük serilerin gelecekte ana uygulama olmaya devam edeceğini (%80), ardından ürün özelleştirmesinin (>%60), yeni malzemeler, ürünler geliştirmeye satışın (yaklaşık %55) izleyeceğini düşünülmekte. - AM deneyimine sahip ve AM deneyimi olmayan kuruluşlar arasında algı açısından bazı farklılıklar vardır. Belirli uygulamalarda (“prototipleme/küçük seriler ”üretim” ve “ürün özelleştirme”), ikincisi, AM’ nin faydası konusunda oldukça kesindir. (%100), AM deneyimli organizasyonların yaklaşık %20 - %30 önündedir. SWOT ANALİZİ Zayıf Yöneler • • • • Teknolojik olgunluk eksikliği İlk uygulamanın maliyeti ve yatırımı Potansiyel kullanıcıların bilgi eksikliği Paketlenmiş ve konuşlandırılabilir ekipman eksikliği Tehditler • • • • • Güçlü Yönler • • • • • 3D modellerden üretim Fonksiyonel prototiplerin ve kısa serilerin imalatı Farklı uylarnmiş teknolojiler kullanılabilir Zaman ve maliyette azalma yeni ürünler geliştirmek Artan üretim ve tedarik seçenekleri Pratik deneyim eksikliği Düzenleyici standardizasyon çevrelerinin eksikliği Kılavuz ve rehberlik eksikliği FSM çerçevesinin olmaması Uzman personel eksikliği Fırsatlar • • • • • Yeni ve geliştirilmiş ürünlerin geliştirilmesi Lojistik optimizasyon “Sahada” üretim kapasitelerinin oluşturulması Teknik çözüm üretici olarak son kullanıcı Tedarikçiler ve iş birlikçilerle yeni etkileşim olanakları Otomotiv Sanayi Üreticileri Firma Yeri Ürünler Anadolu Isuzu O.S. Kocaeli Kamyon, kamyonet, minibüs B.M.C. İzmir Kamyon, kamyonet, otobüs, minibüs, midibüs Ford Otosan Eskişehir, Kocaeli Kamyon, kamyonet, minibüs Honda TÜRKİYE Gebze/Kocaeli Binek otomobil Hyundai Assan Kocaeli Binek otomobil, kamyonet, minibüs Karsan Bursa Kamyon, kamyonet, minibüs, midibüs M.A.N. TÜRKİYE Ankara Kamyon, otobüs M. Benz TÜRK İstanbul/Aksaray Kamyon, otobüs Otokar Sakarya Kamyonet, minibüs, midibüs Oyak Renault Bursa Binek otomobil Temsa Adana Kamyon, kamyonet, otobüs, midibüs Tofaş Bursa Binek otomobil, kamyonet Toyota Sakarya Binek otomobil HATTAT TRAKTÖR Tekirdağ Traktör TÜRK TRAKTÖR Ankara Traktör Türkiye Otomotiv Firmalarının 2020 Yılı Üretimleri FİRMALAR Companies OTOMOBİL Pass.Car K.KAMYON L.Truck B.KAMYON H.Truck A.I.O.S. - 1.649 - FORD OTOSAN 11.145 - HATTAT TRAKTÖR - HONDA TÜRKİYE KAMYONET Pick Up OTOBÜS Bus MİNİBÜS Minibus MİDİBÜS Midibus TRAKTÖR F.Tractor TOPLAM Total % 68 245 - 934 - 2.896 0,2 7.821 258.081 - 50.889 - - 327.936 24,5 - - - - - - 3.766 3.766 0,3 25.868 - - - - - - - 25.868 1,9 HYUNDAI ASSAN 137.034 - - - - - - - 137.034 10,3 KARSAN - - - 2.227 249 575 55 - 3.106 0,2 M. BENZ TÜRK - - 13.348 - 3.611 - - - 16.959 1,3 MAN TÜRKİYE - - - - 2.743 - - - 2.743 0,2 OTOKAR - 193 - 213 637 - 922 - 1.965 0,1 OYAK RENAULT 308.568 - - - - - - - 308.568 23,1 TEMSA - 215 - - 411 - 132 - 758 0,1 TOFAŞ 153.037 - - 97.593 - - - - 250.630 18,8 TOYOTA 219.391 - - - - - - - 219.391 16,4 TÜRK TRAKTÖR - - - - - - - 34.337 34.337 2,6 TOPLAM / TOTAL 855.043 2.057 21.169 358.182 7.896 51.464 2.043 38.103 1.335.957 100 Otomotiv Ana ve Tedarik Sanayi İhracatı (ABD $) Otomotiv; Konsolide Ülkelere Göre Sektörel İhracat (1000 $) 31 TEMMUZ ULKE 2021 1 - 31 TEMMUZ 2022 DEĞ. 2021 2022 1 - 30 HAZIRAN DEĞ. 2022 DEĞ. 1 OCAK - 31 TEMMUZ 2021 2022 ALMANYA 4.523,14 505,83 -%88,8 272.706,63 293.925,95 %7,8 402.877,42 -%27,0 2.443.409,56 2.505.772,91 BELÇİKA 1.144,91 3.596,42 %214,1 78.908,01 73.932,25 -%6,3 102.684,49 -%28,0 BİRLEŞİK KRALLIK 5.307,85 22.953,93 %332,5 233.304,09 321.008,03 %37,6 283.641,94 80,09 538,28 %572,1 13.941,77 11.154,10 -%20,0 19.732,10 FRANSA 4.457,38 1.063,49 -%76,1 154.255,26 148.861,20 -%3,5 İSPANYA 960,01 340,72 -%64,5 97.481,25 90.634,35 95,15 276,02 %190,1 24.023,26 İSVİÇRE 1.078,02 197,18 -%81,7 İTALYA 3.811,38 1.160,45 390,24 PORTEKİZ DEĞ. %2,6 620.149,36 -%1,4 %13,2 1.602.423,57 1.895.692,53 %18,3 628.708,27 131.053,88 -%2,4 362.906,22 -%59,0 1.893.666,08 1.676.282,30 -%11,5 -%7,0 145.006,24 -%37,5 908.115,64 1.070.743,44 %17,9 20.195,59 -%15,9 27.882,08 -%27,6 216.981,71 208.581,76 -%3,9 9.788,84 11.402,29 %16,5 13.362,75 -%14,7 81.617,86 73.933,70 -%9,4 -%69,6 130.988,47 152.482,57 %16,4 247.870,62 -%38,5 1.397.937,68 1.407.749,47 %0,7 108,39 -%72,2 3.094,87 3.838,08 %24,0 9.770,77 -%60,7 44.653,05 55.166,30 %23,5 2.622,02 31,74 -%98,8 30.517,09 26.890,13 -%11,9 44.201,90 -%39,2 140.821,46 225.546,66 %60,2 SLOVENYA 17.613,02 2.311,24 -%86,9 109.843,80 72.885,33 -%33,6 76.408,15 -%4,6 579.627,22 %14,2 TOPLAM 49.636,85 33.083,69 662.005,70 17.309.793,0 -%26,0 16.361.460,38 5 DANİMARKA İSVEÇ NORVEÇ -%33,3 1.981.800,68 2.051.239,75 %3,5 2.770.146,57 -%43,5 134.246,82 %5,8 Otomotiv; Konsolide Ülkelere Göre Sektörel İhracat (1000 $) TEMMUZ ($) 2021 Otomotiv Endüstrisi OTOMOTİV ANA SANAYİİ OTOMOTİV YAN SANAYİİ 2022 OCAK-TEMMUZ ($) Değ 2021 2022 Değ 203.976.178,70 278.779.750,43 %36,7 1.592.615.105,06 2.442.315.605,29 %53,4 1.136.128.954,05 1.030.553.341,28 -%9,3 9.456.340.922,58 8.820.404.918,99 -%6,7 623.340.070,43 722.055.073,17 %15,8 5.182.709.105,19 5.891.934.838,86 %13,7 Kompenent Sistemler ve Payları Komponent Sistemi 1 2 3 Motor Karoseri ve Yapısal Aksam Elektrik ve Elektronik Aksam Araç Başına Maliyet ($) Araç Başına Toplamdaki Payı (%) Dünyada Toplam Pazar Büyüklüğü (Milyar$) $2.445 17,6 $179,9 $2.415 17,4 $177,7 $1.735 12,5 $127,6 Dünyadaki En Önemli Tedarikçiler BorgWarner,Continental, Delphi, Denso, Mahle Aisin Seiki, Benteler, Magna, ThyssenKrupp, Tower Continental, Delphi, Denso, Sumitomo Electric, Yazaki Faurecia, IAC, Johnson Controls, Lear, Toyota Boshoku 4 İc Dizayn $1.340 9,6 $98,6 5 Şanzıman $1.275 9,2 $93,8 Aisin Seiki, Jatco, Magna, Schaeffier, Valeo 6 Akslar, Kardanşaftları ve Aksamları $825 5,9 $60,7 American Axle, Dana, GKN, Magna, ZF Friedrichshafen 7 Klima ve Motor Soğutma Sistemi $715 5,1 $52,6 Behr, Calsonic Kansei, Denso, Valeo, Visteon 8 Süspansiyon Sistemi $490 3,5 $36,0 Benteler, Hyundai Mobis, KYB Corp, Tenneco, ZF Friedrichshafen Kompenent Sistemler ve Payları Komponent Sistemi Araç Başına Maliyet Araç Başına ($) Toplamdaki Payı (%) Dünyada Toplam Pazar Büyüklüğü (Milyar$) Dünyadaki En Önemli Tedarikçiler 9 Fren Sistemi $440 3,2 $32,4 ADVICS, Continental, Hyundai Mobis, Robert Bosch, TRW Automotive 10 Direksiyon Sistemi $385 2,8 $28,3 JTEKT, Nexteer Automotive, NSK, TRW Automotive, ZF Lenksysteme 11 Lastik ve Tekerlek Sistemi $360 2,6 $26,5 12 Yakıt Sistemi $355 2,6 $26,1 13 Yolcu Emniyet Kemerleri $355 2,6 $26,1 Autoliv, Hyundai Mobis, Takata, Toyota Gosei/Tokai Rika, TRW Automotive 14 Ses Sitemi ve Telematik $325 2,3 $23,9 Continental, Delphi, Harman, Panasonic, Visteon 15 Egzoz Sistemi $295 2,1 $21,7 16 Karoser Camları $145 1 $10,7 $13.900 100 $1.022,6 Toplam Bridgestone, Continental, Goodyear, Michelin, Pirelli Continental, Delphi, Denso, Robert Bosch, Textron Inc. Calsonic Cansai, Eberspacher, Faurecia, Futaba, Tenneco, Asahi Glass, Guardian, NSG Group, Saint-Gobain, Zeldyne Eklemeli Üretim Makine Üreticileri Çin Firma Bright Laser Technologies (BLT) Eplus 3D Farsoon Hanbang 3D Hengtong Huake 3D Laseradd Long Yuan Quicjbeam Raycham Riton Syndaya Techgine WiiBook Wuhan Binhu XDM 3D Yibo 3D Zhuhai CTC Zrapid Yongnian Şehir Xi’an Beijing Changsha Zhongshan Xi’an Wuhan Guangzhou Beijing Tianjin Nanjing Guangzhou Foshan Shanghai Nanjing Wuhan Suzhou Beijing Zhuhai City Syzhou Kunshan Eklemeli Üretim Makine Üreticileri Kuruluş Ülke Şehir Quintus Technologies (Edd Williams) edwardjwilliams@gmail.com 3D Systems AddUp GE Additive (General Electirik) Concept Laser X Line 2000R DMG Mori EOS GmbH Electro Optical Systems Renishaw Sisma SLM Solutions Group TRUMPF SE + Co. KG Aconity3D GmbH Matsuura Machinery Corporation Velo3D Aurora Labs Limited Sharebot Imai Intelligent Technology Co. Ltd Xact Metal OR Laser ABD Cleveland ABD Fransa ABD Rock Hill – Sout Canada Cébazat Chester Almanya Almanya İngiltere İtalya Almanya Almanya Almanya Japonya ABD Avustralya İtalya Çin ABD Almanya Bilafat Krailling Gloucestershire Vicenza Lübeck Ditzingen Herzogenrath Fukui Kaliforniya Western Nibionno (LC) Guangdong Pensilvanya Dieburg Eklemeli Üretim Makine Üreticileri Kuruluş Ülke Şehir BeAM InssTek, Inc. FORMALLOY Optomec, Inc NM Meltio Sciaky, Inc. Desktop Metal Markforged Triditive HP Metal Jettechnology Digital Metal ExOne Company (The) (en büyük kuruluşlardan) Xjet Xerox Pollen Am Exaddon AG - Additive Micromanufacturing of Metals Fransa Güney Kore ABD ABD ABD ABD ABD ABD İspanya ABD İsveç ABD İsrail ABD Fransa İsviçre Strasbourg Daejeon Spring Valley, CA Albuquerque, NM Florida Chicago, IL Admatec Europe SPEE3D INETYX, Fabricant machine impression 3D metal Voxeljet ( En büyük kuruluşlardan) Hollanda Avustralya Fransa Almanya Alkmaar Dandenong VIC Châteaugay Friedberg Eklemeli üretim sistemi imalatçısı 39 kuruluş ve Çin’ de ise 20 kuruluş ile toplamda 60 kuruluş bulunmaktadır. Massachusetts Meres, Asturias, Höganäs Pensilvanya Rehovot New York Ivry-sur-Seine Zurich Eklemeli Üretim Makine Üreticileri Firma Şehir 4C Mühendislik İstanbul Esenler TRUMPF Makina Sanayii Anoni (m Şirketi (Almanya meşei) İStanbul Ümraniye Ermaksan (Enavision) Bursa Eklemli Üretim Pazarı Metal Katmanlı Üretim, 2032'ye Kadar 18 Milyar Dolara Ulaşacağı öngörülmekte. Dünyanın En Büyük Metal Yazıcısı Concept Laser X Line 2000R • • • XXL yapı zarflı DMLM makinesi! Reaktif malzemelerin güvenli işlenmesi için 2 x 1.000 watt lazerli yüksek performanslı üretim makinesi. İki yapı modülü ve karşılıklı kullanım için döner mekanizma sayesinde maksimum üretkenlik. X LINE 2000R, havacılık ve otomotiv endüstrilerinde büyük ölçekli bileşenler üretmek için kullanılır. 1,000,000.00€ Concept Laser X Line 2000R MAKİNE TOZ TAŞIMA • 800 x 400 x 500 mm3 • Inert koşullar altında otomatik toz işleme • Yapı hacmi 2 x 160 L • Tozun oksidasyondan korunması • Çift lazer, 2 x 1.000 watt • Makine eleme istasyonu, silo ve toz taşıma • Yüksek inşa hızı: 120 cm3 /saate kadar • Proses ve elleçleme istasyonunun ayrılması hortumları tamamen inertlidir. • sayesinde maksimum güvenlİK • Maksimum üretkenlik için iki yapı modülü devam eden inşa işinin yanı sıra eş zamanlı ambalaj açma ve kurulum • Aşağıdaki parçaların eklemeli imalatı atıl koşullar Güvenli temazssız toz işleme (çalıştırmaya gerek yok) • Maksimum operatör güvenliği Teknik Veriler X LINE 200R Maksimum hacim Katman kalınlığı Üretim hızı lazer sistem maks. Tarama hızı odak çapı 800 X 400 X 500 mm3 (x, y, z) 30 – 10 µm 120 cm3/saate kadar (malzeme, parametre, geometriye bağlı olarak) 2 fiber lazer, her biri 1.000 W (cw) 7 m/s yaklaşık 100 – 500 µm Isıtmaya bağlı yükler 9 kW, maksimum sıcaklık 200°C Ortalama güç tüketimi 13 kW Güç bağlantısı 3/N/PE AC 400 V, 50 A, 50 – 60 Hz İnert gaz kaynağı İnert gaz tüketimi Boyutlar 1 gaz bağlantısı mevcut Yaklaşık 17 – 34 /dk * (G x Y x U) 5235 × 3655 × 36043 mm (206,10 × 143,90 × 1.419,02 inç Ağıtlık Çalışma koşulları Gerekli Çevresel ekipman Malzemeler 900 KG kg / 1.984,2 lbs 15 – 25°C Eleme istasyonu, güç silosu CL 32AL Alüminyum (AlSi10Mg) CL 41TI ELI Titanyum alaşımı (TiAl6V4 ELI) CL 100NB Nikel bazlı alaşım (Alaşım 718) Teknoloji Toz Yatak Füzyon (SLS, LBPF, EBM, MJF) Teşekkürler A. KERİM TÜRK