Development of design software for rotational parts based on energy consumption and carbon footprint estimation model
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: MUHTAR URAL ULUER
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Ulaş Yaman
Eş Danışman: Sadık Engin Kılıç
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışmada, dönel parçaların üretim operasyonları sırasındaki elektrik enerjisi tüketimlerini ve bunun çevresel etkilerini tahmin edecek bir model geliştirilmiştir. Üretim operasyonları için tüketilen enerji iki bileşen altında incelenmiştir: teorik enerji ve yanal enerji. Teorik enerji operasyon sırasında yapılan fiziksel talaş kaldırma işlemi için harcanan enerjidir. Bu enerji, tasarlanan dönel parçalardaki her STEP AP224 unsuru için spesifik kesme enerjisi ve kaldırılan talaş hacmi kullanılarak tahmin edilmiştir. Yanal enerji CNC tornadaki kesme sıvısı sistemi, hidrolik sistem, yağlama sistemi, iş mili ve eksen servoları gibi çevresel bileşenler tarafından tüketilen enerjidir. Bu enerji, her yanal bileşenin güç gereksinimi ve o bileşenin çalıştığı süre tahmin edilerek hesaplanmıştır. Güç tüketimi ölçümler ve deneysel veri kullanılarak, süreler ise takım yolları ve kesme parametrelerinden yararlanılarak bulunmuştur. Üretim operasyonları için tahmin edilen enerji, Carbon Emission Signature (CESTM) yöntemiyle karbon salınım değerine dönüştürülmüştür. CES yöntemi, fosil yakıt tüketen enerji kaynaklarının oranları ve bir verimlilik çarpanı kullanır. Fosil yakıtları yakılmasından üretilen eletrik enerjisinin oranı Türkiye Elektrik İletim A.Ş (TEİAŞ) verisinden elde edilmiştir. Tahmin modeli, dönel parçalar için unsur modelleme yazılımı olan TurnDesign Eco Edition'a entegre edilmiştir. Bu yazılım dönel parçaların erken tasarım aşamalarında enerji tüketimlerini ve karbon ayak izlerini tahmin ederek tasarım mühendisinin eko-tasarım yapmasına olanak sağlamaktadır. Geliştirilen model, farklı geometri ve malzemelere sahip 5 örnek parçanın enerji tüketimleri ölçülerek doğrulanmıştır. Ölçümler, ODTÜ Makina Mühendisliği Bölümünde bulunan Anatool TP 32 CNC torna tezgahına bağlı bir Siemens Sentron PAC3200 enerji analizörü kullanılarak yapılmıştır.