Otomotiv sektöründe kullanılan kontrol fikstürlerinin tasarımı, imalatı ve analizi
Design, manufacturing and analysis of control fixtures used in the automotive industry
Yazar: RIDVAN TUĞBERK ÖZSÜRÜCÜ
Danışman: DOÇ. DR. OĞUZ GİRİT
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Otomobillerin yaygın kullanımı, 19. yüzyılın sonlarına dayanmaktadır ve günümüzde sayıları milyarlarla ifade edilmektedir. Bu otomobillerin tasarımı, ilk yıllarından itibaren giderek daha kompleks bir yapıya bürünmüş, binlerce farklı boyutta parça içermeye başlamıştır. Araçların yolcularını rahat ve güvenli bir şekilde taşıyabilmesi için, bu parçaların birbiri ile mükemmel bir uyum içinde çalışması şarttır. Parçaların mekanik uygunluğunun yanı sıra, boyutsal doğruluğunun da belirli standartları karşılaması ve üretimin her safhasında düzenli olarak kontrol edilmesi gerekmektedir. Otomotiv endüstrisinin tedarik zinciri boyunca bu tür kontroller, kontrol fikstürleri aracılığıyla yapılmaktadır. Kontrol fikstürlerinin evrimi, otomobillerin kendisi kadar köklü bir geçmişe sahiptir. Bu çalışmada, otomotiv sektöründe kullanılan kontrol fikstürleriyle ilgili bir literatür incelemesi yapılmış ve kontrol fikstürlerinin geçmişi üzerinde durulmuştur. Bir fikstür projesinde temel adımlardan ilki olan tasarım sürecine değinilmiş ve tasarımda kısıtlayıcı etmenlerden biri olan malzeme seçimi kriterleri irdelenmiştir. Bir kontrol fikstürünü oluşturan başlıca bileşenler için malzeme seçimi noktasında sektörün pratiğe dökülmüş uygulamaları bilimsel temelleriyle açıklanmıştır. Kontrol fikstürlerinin imalatında kullanılan geleneksel imalat yöntemlerine ek olarak yenilikçi imalat yöntemleri de incelenmiştir. İmalat sonrası ürünü devreye alma sürecinin son halkası olan fikstür doğrulama işlemleri açıklanmış ve devreye alma sonrası özellikle depolama ve taşıma işlemlerinde dikkat edilmesi gereken noktalara değinilmiştir. Tüm bu literatür çalışmalarının bir ürünü olarak örnek bir otomobil parçası için fikstür konsepti hazırlanarak tasarımı gerçekleştirilmiş ve mevcut malzemeler özelinde yapısal analizler yardımıyla ağırlık optimizasyon çalışması yapılmıştır. Son olarak otomobil gövde parçalarından oldukça farklı kalite gereksinimlerine sahip olan bir pil taşıyıcı parçasına ait kontrol fikstürü özelinde karşılaşılan zorluklara inovatif tasarım çözümleri geliştirilmiştir. Çalışmamızın sonunda edindiğimiz bulgulara ve değerlendirmelere yer verilmiş ve kontrol fikstürlerinin geleceğine dair öngörüler paylaşılmıştır.

Abstract:
The widespread use of automobiles, which number in billions worldwide today, traces back to the late 19th century. Since its invention, automobile designs have evolved into intricate structures comprising thousands of parts of varying sizes. These parts must seamlessly interact to ensure safe and comfortable transportation for passengers. Achieving this requires not only mechanical excellence but also precise dimensional accuracy, meeting required standards that must be periodically checked at each stage of production. Control fixtures play a crucial role in providing this quality control throughout the automotive industry's supply chain, with their development running parallel to that of automobiles. In this study, a literature review was conducted on the fixture designs used in the automotive industry, including an overview of the historical background of fixture designs. The initial step in a fixture project, the design process, was discussed along with an examination of the criteria for material selection, which is one of the constraining factors in design. The practical applications of material selection for the main components constituting a fixture were explained with scientific foundations. Innovative manufacturing methods were also investigated alongside traditional manufacturing methods used in fixture production. The final stage of the post-manufacturing process, fixture validation, was elucidated, including considerations for storage and transportation post-validation. As a culmination of these literature reviews, a fixture concept was developed and designed for a sample automotive part, followed by weight optimization studies through structural analyses based on existing materials. Lastly, innovative design solutions were developed for a fixture for a battery carrier component with significantly different quality requirements from automotive body parts. Findings and evaluations from our study were presented, and forecasts regarding the future of fixture designs were discussed.