Havacılık ve uzay endüstrisinden esinlenilen yeni çözümlerle iş makinalarının çevre üzerindeki etkilerinin azaltılması

Yazar; Özgür Çaliskan, Territory Sales Manager -Parker Sales Company Central & Eastern Europe

Her inÅŸaat ÅŸirketi projelerini yürütürken çevreye zarar vermeyecek yöntemleri kullanmakla yükümlüdür. Ancak bazı alanlarda bu hedefe ulaÅŸmanın önünde önemli zorluklar bulunur. Ormancılık endüstrisi buna iyi bir örnektir çünkü bu sektörde sürekli olarak canlı ekosistemlerin hemen yakınında çalışılır. Kullanılan makinelerin ölçüleri ve ağırlıkları düÅŸünüldüÄŸünde çevreye hiçbir zarar vermeden iÅŸ yapmak oldukça zordur. YumuÅŸak zeminin üzerine ağır makineler geldiÄŸinde veya orada çalışmaya baÅŸladıklarında toprağın zarar görme riski ortaya çıkar ve kazalarda artış meydana gelebilir. Artan yakıt tüketiminin daha fazla emisyona yol açması da bir baÅŸka endiÅŸe konusudur.

Havacılık ve uzay sektöründe en zorlayıcı konulardan birisi hava aracının kendi ağırlığıdır, zira uçak kendi ağırlığını ve yakıtını taşımak ve hedefine emniyetli ÅŸekilde ulaÅŸmak durumundadır. Uçak tasarımcıları uçağın ağırlığına ek olarak onu uzun saatler boyunca havada tutabilmek için gereken yakıtın ağırlığının ortaya çıkardığı "çarpan” etkisini azaltmanın yollarını bulmak zorundadır. Uçak ne kadar hafif olursa o kadar az yakıt kullanılır ve o kadar az emisyon meydana gelir.

Alternatif malzemeler

ÇeÅŸitli özel malzemelerin kullanımı ve buna baÄŸlı olarak ağırlık ve yakıt dengesini deÄŸiÅŸtirmek havacılık ve uzay endüstrisinde üzerinde çalışılan iki temel alandır. Aslında üreticiler uçağın tasarımındaki birçok kısımda çelikten titanyuma geçerek bu konuda çoktan iÅŸe koyulmuÅŸ durumdadır. Üstün nitelikli bir metal olan titanyum, paslanmaya karşı çelikten daha fazla dirençlidir, ayrıca alkalilerle ve diÄŸer çevre ÅŸartlarıyla daha iyi baÅŸa çıkar. Ancak belki de en önemli özelliÄŸi, çelikten %56 daha az yoÄŸun olması ve bu nedenle çelikten daha hafif olmasıdır. (ÇeliÄŸin 7,85 g/cm³ olan yoÄŸunluÄŸuna kıyasla titanyumun özgül ağırlığı 4,44 g/cm³'tür.) Ancak titanyumun bir dezavantajı vardır; o da çelikten çok daha pahalı olmasıdır. Aksi durumda çok faydalı bir alternatif olabilecekken titanyumun bol miktarda kullanılmasının maliyeti çok yüksek olabilir.

Üreticiler epoksi reçine, fiberglas ve karbon fiber gibi pek çok kompozit malzemeyi de yoÄŸun ÅŸekilde kullanmaktadır. Bu kompozit malzemeler; kanat, iskelet gibi baÅŸlıca tasarım öÄŸelerinden uçağın her yerinde bulunan daha küçük boyutlu çok sayıda bileÅŸene kadar çeÅŸitli parçalarda da aynı derecede kullanılabilir. Bu malzemeler küçük parçalarda bile kullanılsa sonuçta daha hafif ve daha verimli yakıt tüketimine sahip bir tasarım ortaya çıkmaktadır.

Günümüzün belki de en modern olan teknolojisi, çeÅŸitli malzemelerden eksiksiz parçaların basılabildiÄŸi üç boyutlu yazıcılardır. Üç boyutlu baskı iÅŸleminin, mühendislerin uçağın her bir parçasının tasarımını optimize etmesine olanak tanıması, toplam ağırlığı azaltmaya önemli ölçüde yardımcı olabilir. Bir vaka çalışmasında önceden kaynakla birleÅŸtirilen ve 18 alt parçadan oluÅŸan yakıt püskürtme modülleri ele alınmıştı Bu enjektörler tek bir parça olarak basıldığında ağırlıkta %25 azalma saÄŸlanmıştır. Bu çalışma, üç boyutlu baskı tekniÄŸinin olaÄŸanüstü potansiyelini sergiliyor olsa da ağırlıkta nihai tasarrufun bu k adar fazla olamayacağını da kabul etmek gerekir. Bunun farklı nedenleri vardır, örneÄŸin prosesin malzeme özellikleri açısından kendini kanıtlamasının gerekmektedir. Öte yandan bazı parçalar mevcut üretim teknikleriyle son derece iyi bir ÅŸekilde optimize edilmiÅŸ ve uyumlu hale gelmiÅŸtir. Bu nedenle, ağırlıktan tasarruf etme konusunda her parça aynı fırsatı sunmayacaktır.

Daha hafif ve daha verimli uçak metodolojisi

Ağırlığın daha iyi dağıtılmasını saÄŸlamak için uçağın herhangi bir parçası üzerindeki yükü hafifletmek üzere geleneksel ve modern metotlar karma olarak test edilmektedir. Nasıl ki ormancılık endüstrisinde kullanılan araçlarda topraÄŸa gereksiz yere zarar verilmemesi için ağırlığı daha eÅŸit ÅŸekilde dağıtmak üzere daha fazla tekerlek ekleniyor veya tekerlek aralıkları ayarlanıyorsa, benzer ÅŸekilde uçaklar da pist yükü ile ilgili standartlara uymalıdır. Uçağın kalkış, taksi ve iniÅŸ yaptığı kritik yüzeye zarar vermesini önlemek için yönetmeliklerde her tekerleÄŸe ne kadar yük binebileceÄŸi belirtilmektedir.

Enerjinin daha verimli ÅŸekilde kullanılacağı bir strateji belirleme arayışında, sistem tasarımına yönelik geleneksel yaklaşımlara meydan okunmaktadır. ÖrneÄŸin, eski uçaklarda çalışma gücünü saÄŸlamak için merkezi hidrolik sistemler kullanılmakta ve boru tesisatı ile merkezden tüm uçaÄŸa yayılarak akışkan gücünü ihtiyaç duyulan her bölgeye güç aktarılmaktadı.

Yeni yaklaşımlarda ise hidrolik sistemin, her biri uçaktaki çeÅŸitli görevler için gücün dağıtılmasını saÄŸlayan daha küçük, bölgesel devreler halinde bölünmesi arayışına girilmiÅŸtir. Bunun hemen görülen etkisi ve ana faydası, ağırlıktan önemli ölçüde tasarruf saÄŸlayan, gereksiz boru tesisatının ortadan kaldırılması olmuÅŸtur. Tipik uçaklarda geleneksel olarak üç ana hidrolik sistem kullanılırdı, ancak günümüzde bunlardan birinin kaldırılmasına yönelik giderek artan bir eÄŸilim görmekteyiz. Söz konusu sistemin iÅŸlevinin yerini, elektrik kumandalı "güç paketleri" almaktadır. Bu da yine ekipman ağırlığını ve kullanılan hidrolik akışkanlarının miktarını, dolayısıyla da endiÅŸeleri ve sızıntı oluÅŸma olasılığını azaltabilmektedir. Bununla birlikte, elektrikli kumanda yaklaşımının, denkleme kablo ağırlığını tekrar ekleyeceÄŸi de unutulmamalıdır.

Uçaklara kıyasla yerdeki inÅŸaat ekipmanı ve makinelerinin çok farklı olan çalışma ortamlarından dolayı, havacılık ve uzay endüstrisi tarafından kucak açılan ve benimsenen yeni teknolojik çözümler; tamamen transfer edilebilir "her soruna uygun tek çözüm" niteliÄŸinde bir metodoloji saÄŸlamamaktadır. Yeni uçaklara yönelik en iyi uygulamalar inÅŸaat makineleri uygulamaları için ilham verici olabilir: Belirli parçalarda hafif malzemeler kullanılması ve hidrolikten elektrikli sistemlere geçiÅŸ, temelde fark yaratabilecek çözümler olup geleceÄŸin inÅŸaat ekipmanının, genel anlamdaki saÄŸlamlığını ve verimliliÄŸini koruyarak hem daha hafif olmasını hem de enerjiyi daha verimli kullanmasını saÄŸlayabilir.

Parker Hannifin gibi ÅŸirketler farklı alanlardaki tecrübelerini kullanarak teknoloji transferini desteklemekte ve alternatif üretim malzemelerinin yanı sıra maliyetleri ve inÅŸaat ekipmanının çevre üzerindeki etkisini azaltmaya yönelik olarak makine ağırlığını azaltacak yeniliklere dönük çözümler saÄŸlamaktadır.