Development of design software for rotational parts based on energy consumption and carbon footprint estimation model
Dönel parçalar için enerji tüketimi ve karbon ayak izi tahmin modeline dayalı bir tasarım yazılımı geliştirilmesi
- Tez No: 902318
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ULAŞ YAMAN, PROF. DR. SADIK ENGİN KILIÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Konstriksüyon ve İmalat Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 324
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.
Özet (Çeviri)
This study develops a model to estimate the electrical energy consumption and its environmental impact for a rotational product during manufacturing. Energy consumed for manufacturing processes is investigated under two components: theoretical and auxiliary energy. Theoretical energy is consumed for actual metal removal processes and it is estimated by using the specific cutting energy and the volume of chip removed for each STEP AP224 feature of the design. Auxiliary energy is consumed by the peripheral equipment of a CNC lathe such as coolant system, spindle motor and axis servos. It is estimated by using power requirement of each auxiliary equipment and their utilization time. Power requirement is based on measurements and empirical findings. Time is calculated from the tool path movements and cutting parameters. Estimated manufacturing process energy is converted to carbon emissions by using Carbon Emission Signature (CESTM) method. This method utilizes the fractions of primary energy sources that use fossil fuels and a conversion efficiency factor. These fractions are obtained from Turkish Electricity Transmission Company (TEİAŞ) data. Estimation model is integrated into TurnDesign Eco Edition, a feature modelling software for rotational parts. It estimates energy consumption and carbon footprints of rotational parts in the early design stages, enabling design engineer to make energy aware decisions. Developed model is verified by measuring energy consumptions of 5 sample parts with different geometries and materials. Measurements are done using a Siemens Sentron PAC3200 power meter, installed on Anatool TP 32 CNC lathe at the Department of Mechanical Engineering, METU.
Benzer Tezler
- Sabit hızlı küresel kavramanın tasarımının geliştirilmesi, çalışma kuvvetlerinin analizi ve oluşan dengesiz kuvvetleri azaltacak şekilde düzeltilmesi
Improving the design of the spherical constant velocity coupling mechanism, analyzing the operating forces, and revising to reduce the resulting imbalanced forces
FERUDUN DOĞUŞ YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİKMET KOCABAŞ
- Orta hat klavikula kırıklarında kullanılan üç farklı internal plak fiksatörün sonlu elemanlar yöntemiyle biyomekanik analizi
Biomechanical analysis of three different internal plate fixators for midshaft clavicle fractures using finite element method
HACER KUDUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMİN SÜNBÜLOĞLU
- Design of additively manufactured hybrid structural brackets via topology optimization
Topoloji optimizasyonu ile eklemeli imalata uygun hibrit yapısal braketlerin tasarımı
CENGİZ KÖSEOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Investigation of vibrations created during TBM excavation and rock cutting
TBM kazısı ve kaya kesme deneyleri sırasında oluşan titreşimlerin incelenmesi
UĞUR ATEŞ
Doktora
İngilizce
2024
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANİFİ ÇOPUR
- Ters-dönüşlü pervane sistemlerinde hidroakustik etkileşim
Hydroacoustic interaction on contra-rotating propeller systems
ÇAĞATAY SABRİ KÖKSAL
Doktora
Türkçe
2022
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİN KORKUT