5 Üretim Prosesi Kullanarak Dijital Masa Saati Tasarlamak

ETM246 – Tasarım Teknolojisi III Dersi | Ahmet Emin DİLBEN – 15.05.2024

Proje Hakkında

Reji alanları, seminer salonları ve oditoryumlar için tasarlanmış, etkinlik salonlarına yönelik genel salon kontrollerine sahip portatif fonksiyonel dijital saat. 

Bu proje bir market pull çalışması sonucunda, ihtiyaç üzerinden oluşturulmuştur.

İhtiyaç	Üniversite içerisinde bulunan oditoryumda yer alan salon yapısı, reji odası içerisinden salon hakimiyeti sağlamak konusunda dezavantaj sağlamaktadır. İzole bir şekilde oluşturulmuş reji odası içerisinden salonun sıcaklık durumu ve salondaki hoparlörlerden gelen ses seviyesinin miktarını takip etmek açısından oldukça zor bir durum yaratıyor olup, ayrıca reji içerisinden salondaki kişilerle de iletişim kurmak oldukça zor olmaktadır. Ayrıca etkinlik akışını takip etmek için reji odası içerisinde herhangi bir yapı da bulunmamaktadır. Bundan ötürü bu odaya; ses seviyesi ölçen, ses frekans spektrumu görüntüleyebilen ve sıcaklık-nem ölçme özelliği olan, ayrıca prompter amacıyla da kullanılabilecek kayan metin yazma özelliğine sahip bir saat ihtiyacı oluşmaktadır.
Arge	Tespit edilmiş olan ihtiyaçlar bağlamında öncelikle sektör araştırması yapılmıştır. Bu ihtiyacın nasıl giderilebileceğiyle ilgili piyasadaki hazır çözümler incelenmiş ve bu ihtiyaçların giderilebilmesi için ancak ayrı ayrı çözümler olduğu ve bütünleşik bir çözüm olmadığı görülmüştür. Bu yüzden bahsedilen ihtiyaçlardaki durumlar göz önünde bulundurularak teknik şemalar oluşturularak ürünün mantığına ilişkin çalışmalar yapılmıştır.
Tasarım	Arge aşamasından sonra ürünün tasarımıyla ilgili farklı fikir eskizleri yapılmış ve ihtiyaçlardan oluşan tasarım kriterleri belirlenerek en son form elde edilmiştir. Bu tasarım kriterleri aşağıdaki gibidir; • Ürün karanlık – düşük ışıklı ortamlarda kullanılmaya uygun olduğu gibi, aynı zamanda yüksek spot ışık altında da okunabilir bir arayüze – butonlara sahip olmalıdır. • Taşınabilir, mümkün olduğunca küçük bir yapıda olmalıdır. • Mümkün olduğunca basit ve minimal bir form elde edilmeye çalışılacaktır. • Ürün elektronik bileşenlerini mümkün olan en kompakt şekilde barındırmalıdır.
Üretim – Satış	Ürünün üretimiyle ilgili detaylara bu raporda yer verilmiştir.

Ürün Tasarımı 

Ürün tasarımı tamamen dijital ortamda yapılmıştır. Elektronik bileşenlerin ölçüleri göz önünde bulundurularak, arge ve tasarım aşamasında belirlenmiş olan kriterler doğrultusunda, Fusion360 CAD yazılımı üzerinden direkt olarak 3 boyutlu baskıya yönelik bir şekilde tasarım yapılmıştır. Ürünün dizi bir şekilde ledlerden oluşan bir ön ekran kısmı bulunmakta olup genel form bu ekranın şekli doğrultusunda simetrik bir şekilde biçimlenmiştir. Ürünün altında iki yükseltici ayak, üstünde de bir açma kapatma butonu ve 3 fonksiyon butonundan oluşan, led tabelalı küçük bir kontrol paneli bulunmaktadır. Ürünün arka tarafında ise sensörlerin bulunduğu boşluklar ve cihazın şarj girişi bulunmaktadır.

Ürün İşlevleri

• 24 veya 12 saat formatında saat gösterimi. Opsiyonel olarak saniye görünümüyle beraber.

• 1. butona bir kez basıldığında ortamdaki ses seviyesini desibel türünden ölçerek gösterir. Böylelikle mikrofon ve ses sistemlerinin ses düzeylerini ayarlama da yardımcı olur.

• 1. butona ikinci kez basıldığında ses spektrumu görüntüleme özelliği açılır. Bu özellik ortamdaki ses sistemlerinin çıkardığı seslerin farklı frekanslarda yaptıkları vurguyu görüntülemeyi ve daha ideal bir ses ayarı yapmayı sağlar. Düşük ve yüksek frekanslardaki ses düzeyleri görüntülenebilir.

• 2. butona bir kez basıldığında ortam sıcaklık bilgisi gözükür. 

• 2. butona ikinci kez basıldığında ortam nem bilgisi gözükür.

• 2. butona üçüncü kez basıldığında elde edilmiş olan bu sıcaklık ve nem bilgisinden yola çıkarak oluşturulmuş analiz sonucu (Ortam sıcaklığı ideal, iyi, kötü şeklinde) gözükür.

• Yukarıdaki ekranlardan herhangi birindeyken 3. butona basıldığında tekrar saat menüsü geri açılır. Eğer saat menüsü açıkken bu butona basılırsa da gün ve tarih bilgisi ekranda kayan yazı olarak gözükür.

• Bunlar dışında cihaza bluetooth ile bağlanıp herhangi bir anda ekrana kayan yazı göndermek mümkündür. Bu özellik hem prompter amacı için, hem de reji odası içinden dışarıyla iletişim kurmak için kullanılabilir. Ya da bu kayan yazı önceden programlanıp, program akışını yansıtmak için kullanılabilir.



• Ürün şarj edilebilir ve taşınabilir işlevdedir. Yazılımı değiştirilerek fonksiyonlar üzerinde ayarlamalar yapılabilir.

Malzeme Seçimi

Ürün elektronik bileşen olarak: bir mikrodenetleyici, bluetooth arayüz modülü, led matrix display modulü, sıcaklık ve nem sensörü, ses sensörü, gerçek zamanlı saat sensörü, şarj edilebilir pil, şarj devresi ve butonlardan oluşmaktadır. Bu bileşenler fonksiyonlar bağlamında en optimize olacak şekilde tercih edilmiştir.

Bu ürün kısa vadede bir adet, ilerleyen zamanlarda ise çok sayılı olacak şekilde düşük miktarlarda üretilecek şekilde talep edilmiştir. Bundan ötürü tasarım aşaması boyunca az sayıda üretim olacak şekilde bir planlama yapılmış ve malzemeler bu planlama üzerinden seçilmiştir.

Üretim Prosesine Hazırlık

Hangi malzemeler kullanılacak?	• Elektronik bileşenler (piyasadan temin edildi veya geri dönüştürüldü.) • ABS plastik (Ürün ana gövdeleri, ayakları ve iç kısmında elektronik bileşenleri destekleyen yuvaları için) • Siyah Transparan Pleksiglass (Akrilik, PMMA) (Cihazın ön yüzüne, led matrix ekran arayüzünün önüne hem estetik nedenlerden ötürü hem de koruma amaçlı kullanılacaktır)
Hangi adetlerde üretim yapılacak?	Yakın zamanda bir adet, ilerleyen zamanlarda ise gerekmesi halinde çok düşük miktarda.
Hangi geometride üretim yapılacak?	Ürün tasarımı sırasında 3D baskıya yönelik tasarım yapılmış olup bu üretim teknolojisine uygun bir tasarım oluşturulmuştur. Ürün formu basit geometrik formda, minimal detaya sahip, mümkün olduğunca az keskin köşeler ve radyuslu yüzeylerden oluşacaktır. Ürünün ana gövdesinin formu bu şekilde olup, bunun dışındaki gövdeleri de benzer yapıdadırlar.

Hangi Malzeme Neden Tercih Edildi?

Elektronik Bileşenler	Ürün fonksiyonlarından kaynaklı olarak tercih edilmek zorunda kalınmıştır. Farklı alternatifler içerisinden tasarıma ve ihtiyaçlara yönelik en optimal olan malzemeler seçilmiştir.
ABS Plastik	Ürün az adet üretileceği için ve ayrıca kısmi olarak detaylı yapılara sahip olacağı için 3 boyutlu baskı teknolojisi ile üretim tercih edilmiştir. Bundan ötürü 3 boyutlu yazıcı üzerinde kullanılabilecek, dayanıklılık açısından en optimal seçeneklerden biri olarak ABS plastik en ideal malzeme ve ekonomik seçim olarak görülmüştür. Ayrıca bu üretim teknolojisi sayesinde bu form için hızlı sayılabilecek bir üretim mümkün olmuştur.
PMMA, Polimetil Metakrilat	Ürünün ekran arayüzü, ledlerden oluşan bir dot matrix panelden oluşmaktadır. Bu arayüz direkt olarak dışa açık olduğunda hem dayanıklılık ve elektronik bileşen güvenliği açısından risk yaratıyor olup hem de estetik açıdan hoş gözükmemektedir. Bundan ötürü daha estetik bir görüntü yaratıp bir yandan da ürün dayanıklılığını arttırmak adına, ışık geçirgenliği olan dayanıklı ve lazer kesim yöntemiyle işlemesi oldukça kolay olan ve nispeten de ekonomik bir malzeme olan PMMA malzemesinin siyah transparan rengi tercih edilmiştir.

Üretim Prosesleri

Kullanılan üretim prosesleri: Dijital Süreçler, Kesme, İşleme, Montaj, Yapıştırma, Isıyla Yalıtım

Dijital Süreçler

Ürünün büyük bir kısmı (dış gövdesi, iç elektronik bileşen destek parçaları ve ürünün ayakları başta olmak üzere) FDM tipi 3 boyutlu yazıcıdan, 15 saate yakın bir sürede parça parça basılmıştır. Az sayıda üretim yapılacağı için bu süre oldukça ideal olup, ayrıca bu proses seçimi ekonomik bir üretim imkanı sağlamıştır. Ayrıca ürün üzerindeki bazı kompleks detaylar, 3 boyutlu yazıcılar ile farklı üretim teknolojilerinde olamayacak şekilde üretilebilmiştir. 

Kesme

Ürünün ön panelinde kullanılan PMMA levha, lazer kesim yoluyla özel olarak tasarlanmış ölçülerde ve sahip olduğu yuvarlatılmış kenarlarla kestirilmiştir. Levhayı ben 10*30 cm şeklinde temin ettikten ettikten sonra bir firmaya bırakıp, iki adet 4*13 cm olacak şekilde kesilmiş ve 1mm köşelerden radyus atılmış halde teslim aldım, projede bir adet kullanıldı.

İşleme

Ürünü monte etmeye ve üretim aşamasını tamamlamaya geçmeden önce, dijital süreçler aşamasında 3D yazıcı da basılmış olan parçalar üzerinde çeşitli işleme prosesleri uygulandı. Bunlar delme ve aşınma. Bunlar montaj aşamasını kolaylaştırmak, yüzey kalitesini arttırmak ve 3D baskı aşamasında yaşanan ufak problemleri çözmek için uygulandı.

Isıyla Yalıtım, Kaynak

Ürünün içerdiği elektronik bileşenlerin birbirleriyle bağlantılarını sağlamak ve devreyi tamamlamak için lehim yapıldı. 

Yapıştırma

Ürünün üretimi sırasında bazı aşamalarda yapıştırma işlemi uygulandı. Çünkü tasarım dijital olarak yapılırken her detay için vida ile montaj yapmaya uygun alan mevcut değildi ve buralarda sabit montaj uygulamak adına sıcak silikon kullanarak yapıştırma prosesi uygulandı.

Montaj

Ürünün genel yapısının ortaya çıkmasında çoğunlukla montaj prosesi kullanıldı. Elektronik bileşenler, ABS plastik gövde ile vidalar ve somunlar yardımıyla monte edilerek tutturuldu. Böylelikle sonradan da geri sökülebilir, kolay bakım onarım yapılabilir, aynı zamanda da sağlam ve sabit bir bitiş sağlandı.

Ürünün Son Hali

Ürün mekanik ve elektronik olarak tamamen bitmiş ve kullanıma hazır haldedir. Sadece işlev kısmında bahsedilen fonksiyonların büyük bir kısmı şuan aktif değildir çünkü ürün içerisindeki yazılım henüz tamamlanmamıştır. Ancak şuan saat işlevi aktif olarak çalışmaktadır. Bahsedilen diğer işlevler de ayrı ayrı tek tek test edilmiş ve çalıştığı görülmüştür. Ürün çok sayıda işleve sahip olduğu için yazılım aşaması zaman alacaktır.

Ürünün saat özelliği 10-11.05.2024 tarihlerinde iki farklı etkinlikte gün boyu test edilmiş ve ürün işlevini çok iyi bir şekilde yerine getirip, büyük bir fayda sağlamıştır.