İleri Seviye Mühendislik ve Sıkı Toleranslar

Sıkı toleranslar iyi bir tasarımı garanti eder mi?

Türkiye’nin ve dünyanın en iyi mühendislik firmalarında çalışan mühendisler olarak zorlu performans gereksinimlerini gerçekleştirirken kullandığımız sıkı toleranslarla övünürüz. Bunu yüksek kaliteli mühendisliğin bir simgesi olarak görürüz. Ancak bu her zaman doğru mudur? Hassasiyet, kritik durumlarda özellikle fonksiyonellik için büyük öneme sahip olsa da, tasarımları fazla kısıtlamak gereksiz maliyetlere, üretilebilirlik sorunlarına ve uzayan teslim sürelerine yol açabilir. Bu yazıda, daha sıkı toleransların neden her zaman daha iyi tasarım anlamına gelmediğini ve GD&T ve DfMA prensiplerine de kısaca değinerek (İmalat ve Montajda Geometrik Toleranslama) işlevsellik ve verimlilik arasında nasıl mükemmel bir denge sağlayabileceğinizi inceleyeceğiz.

Örneğin, her bir özelliği aşırı sıkı toleranslarla tasarlanmış kritik bir parça (ölçüsel toleransları, ve kendi içinde yer alan detaylarında da çok sıkı form, oryantasyon ve lokasyon toleransları tanımlanmış olsun). farzedelim mükemmel bir hizalama sağlamak istiyoruz. Ancak, üretim süresince üretici bu toleranslara uymakta zorlanıyor ve bu da daha yüksek reddedilme oranlarına (yield loss), artan işleme maliyetlerine (cost of goods) ve geciken teslimatlara (lead time) yol açıyor, (Örneğin düzlemselliği sağlamak için hassas işleme yapılıyor (grinding, lapping, polishing…) ve bu tarz son işlemler kaba işlemden çok daha uzun zaman alıyor, daha fazla kontrol adımı gerektiriyor ve işçilik birim maliyetleri de çok daha fazla.

Böyle bir tasarımı incelediğimizde parçanın her yerinde, birbirine bu kadar bağlı (karmaşık) ve sıkı toleranslara gereksinim duyulduğunda, tasarımın çok duyarlı hale geldiğini de görüyoruz, üretimdeki en ufak bir hata, maliyetleri ve teslim sürelerini etkilerken; daha büyük sıkıntılar, yanlış ölçüm kaynaklı olabiliyor. Böyle parçaların seri üretime geçmesi de tahmin edebileceğiniz gibi ayrı bir sorun (SPC, Process Capability).

Bu durum tasarımın içinde olanlar ama özellikle üreticiler ve kaliteciler arasında çok sık görülür. Sıkı toleranslar tasarımcı olarak bizde bir güven hissi yaratabilir, ancak uygun bir gerekçe olmadığında genellikle sorunları çözmek yerine daha fazla sorun yaratırlar. Bu tarz durumları engellemek için çok basit ve biraz da eğlenceli bulduğum bir yaklaşım var. Eğer merak ediyorsanız, bana e-mail atabilirsiniz! (firatbc@gmail.com)

İşte bu noktada tasarım ekipleri olarak ya da tasarıma katkı sağlayan üretim ve kalite ekipleri olarak GD&T ve DfMA bilgimizi devreye sokmalıyız. GD&T, tasarımımızın işlevsel amacını açık ve net bir şekilde iletmemize olanak tanır ve süreci semboller ve standart bir dil kullanarak yapar. Sıkı toleransları her yerde uygulamak yerine GD&T, şunları yapmamıza imkan tanır:

• Hassasiyet gerektiren kritik özellikleri tanımlama. Bu özellikleri ilgili yerlerde (feature yani detaylarda, restricted zone olarak mesela) açık ve net bir şekilde gösterebilme.
• Performansı etkilemeyecek varyasyonlar için daha gevşek toleranslar kullanma ve alt yüklenicilere gereksinimleri doğru ifade edebilme.
• Gerçekten önemli olan konulara odaklanarak muayene ve üretim süreçlerini basitleştirme. Burada amacımız basitleştirmekten ziyade, doğru gereksinimin belirlenip, tasarıma yansıtılıp doğru şekilde de ölçüldüğünden emin olmak.

Örneğin ISO standardına nispeten yeni giren uygulamada olduğu gibi (ISO 22081 – 2021) minimum düzeyde ölçülendirilmiş teknik çizimler sayesinde genel bir yüzey profili toleransı kullanılarak, ilgili olmayan özellikleri fazla kısıtlamadan kritik bir ara seviye kontrol edilebilir. GD&T ilkelerini etkin bir şekilde uygulayarak hem maliyetleri düşürebilir hem de kaliteyi koruyabiliriz.

Tasarımcılara tavsiye edebileceğim üç temel ipucu:

1. Fonksiyona Odaklanın: Hangi özelliklerin işlevsellik için kritik olduğunu belirleyin ve sadece gerekliyse sıkı toleranslar uygulayın. Konum, oryantasyon ve form toleransları arasındaki yakın ilişkiyi çok iyi anlayın.Fonksiyonel olmayan tasarımın maalesef hiç bir değeri yok.
2. GD&T’yi Stratejik Kullanmaya Çalışın: Üretim ve muayene için tasarımları optimize etmek adına referans datumları ve konum toleranslarını etkin kullanın. DfMA prensiplerini ve üretim metodlarının kabiliyet ve kısıtlarını öğrenin. Bu konuda bana her zaman ulaşabilirsiniz.
3. Üreticilerle İşbirliği Yapın: Tedarikçilerden erken alınan geri bildirimler, performans ve maliyet dengesi kuran gerçekçi toleranslar belirlemenize yardımcı olacaktır.

Sonuç olarak mekanik tasarım mühendislerinin amacı sadece hassasiyet değil; aynı zamanda tasarladıkları ürünlerin etkili, maliyet etkin ve güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlamaktır. GD&T’yi benimsememiz iyi bir tasarım için kaçınılmaz. DfMA bilgisine sahip olmak ise tasarım kalitesinde doğrudan büyük fark yaratacaktır. Bu iki temel dalda uzmanlaşarak sıkı toleransların her zaman daha iyi olduğu yanılgısından uzaklaşarak daha akıllı tasarımlar yapabiliriz.

Daha fazlasını öğrenmek ister misiniz? Tasarımlarınızı geliştirmek, bilginizi derinleştirmek ve “En Yaygın 10 GD&T Hatası “ başlıklı rehberi edinmek için hemen bana ulaşın! e-mail: firatbc@gmail.com / ve hemen takip edin: LinkedIn