buradan - Kiwa Türkiye

2014
Bülten
Ağustos
İÇERİK
2
3
6
7
ASBEST VE TÜRKİYE
ISO 50001:2011 ENERJİ
YÖNETİM SİSTEMİ
STANDARDI
ISO 50001
BELGELENDİRME
AŞAMASINDA
TEKNİK RESİM VE ÖNEMİ
ISO 9001:2015 İLE GELEN
DEĞİŞİKLİKLER
ISO 9001
İÇERİK
9
16
19
MİKROFLUİDİK YÜKSEK
BASINÇ UYGULAMALARINDA
SÜREKLİ AKIŞA SAHİP MİKRO
DAĞITICILAR
ALUMİNYUMDAN MİKRO
FABRİKASYON YÖNTEMİ İLE
MFC ÜRETİMİ
DOKUNSAL SENSÖRLER
İÇİN SÜRTÜNME DESTEKLİ
ÇEKME KUVVETİ TESPİT
MEKANİZMASI
Yıl içerisinde gerçekleşen akreditasyon kurumu
ve yetkili otorite denetimlerine, üye olduğumuz
TEAM NB denetimlerini de ekledik. Şirketimizin
şeffaflık ve güvenilirliği için çok önemli
bulduğumuz denetim süreçlerini memnuniyetle
karşılıyor ve global platformda var olmanın bu
temel değerlere sahip çıkmak olduğunu
biliyoruz.
Eğitim hizmetlerimize hız verdik ve bunu bir proje
grubu ile destekledik, biliyoruz ki insana yatırım
yapmadan yüksek kalite düzeyine ulaşmak
mümkün değil.
Kıymetli iş ortaklarımız,
2014 yılının ortasına da ulaştık. Ramazan ayı,
bayram, tatil dönemi derken yılı bitirmiş olacağız.
İşlerimiz, faaliyet kapsamımız ve uluslararası ortak
projelerimiz günden güne artarken, çalışkan
personelimiz
yine
çok
kıymetli
bilgileri
incelemenize sunuyorlar. Emeği geçen her bir ekip
üyesine ayrı ayrı teşekkür ederim.
Şirketimizin kapsadığı coğrafi alan her geçen gün
artıyor. Yakın zamanda Kiwa Güney Kore ofisi ile
ortak çalışmalarımızı başlattık. Medikal, Makina,
Basınçlı Ekipmanlar odaklı olarak başlayan bu
ortaklıkla, Seul kentinde yer alan Kiwa ofisi ile
yerel imalatçıların belgelendirme sorunlarına
çözümler üreteceğiz. Kiwa Latin Amerika
bölgesinde faaliyetlerini artırıyor ve global güç
olma yolunda adımlarını hızlandırdı.
Kiwa Sürekli İyileştirme ödülü geçtiğimiz ay TGS
Yer Hizmetleri A.Ş.'ye verildi. Hollanda Risjwijk
kentinde yapılan törende Yönetim Kurulu
Başkanı Paul Hesselink iyileştirme çabalarını
takdir ettiğini belirterek TGS Genel Müdür
Yardımcısı Kartal Özçakır'a ödülü takdim etti.
Kurulduğundan bu yana iyileştirme yolunda
çabalarını teşvik amaçlı bu ödülün TGS için yeni
bir motivasyon unsuru olmasını temenni
ediyoruz.
Bu düşüncelerle bültenimizi incelemenize sunar,
işlerinizde başarılar dilerim.
M.Gökhan Yücel
Yönetim Kurulu Üyesi
Genel Müdür
Kiwa AXIS projemiz ile yeni kurumsal işletim
sistemine geçiş hazırlıkları devam ediyor. Kiwa
Meyer ofisinden mühendislerimiz uluslararası
ekiple entegre proje geliştiren, laboratuvar, gıda,
kalite yönetim ve endüstriyel hizmetler proje
gruplarında aktif yer alıyorlar.
1|Sayfa
ASBEST VE TÜRKİYE
Asbest, doğada lifli olarak bulunan, boy: en oranı 3
ve 3’ten fazla olan mineral gruplarına verilen ortak
isimdir. Asbest, lifli, yumuşak, ateşte niteliği
değişmeyen, zayıf ısıl ve elektriksel özgül
iletkenlik,
mikroorganizmalara
direnç
gibi
özelliklere sahip madensel bir maddedir. Bu
özelliğinden dolayı özellikle sıcaklık yalıtım
malzemesi olarak kullanılmaktaydı. Özellikle gemi
yapımlarında ve inşaat yapılarında çok fazla
kullanılmaktadır. Bundan dolayı da insanlar ile
etkileşimi de çok fazla olmaktadır.
Asbest zararlı mineral grubu olduğundan dolayı
oldukça zararlı etkileri de bulunmaktadır. Özellikle
Türkiye bu konuda Asbestten rahatsızlanan insan
sayısı olarak Avrupa’da önde gelen ülkeler
arasında yer almaktayız.
Türkiye’de asbest
Asbest Türkiye’de 2001 Tehlikeli Kimyasallar
Yönetmeliği olarak değiştirilen yönetmeliğin 37.
maddesi amfibol grubu asbestin kullanımını
yasaklanmıştır fakat tam bir muhakkakiyet
olmadığından dolayı asbest kullanımı 2010 yılına
kadar devam etmiştir. 2010 yılında gelen yeni
yönetmelik ile birlikte asbest kullanımı tamamen
yasaklanmıştır. 25 Ocak 2013 tarihinde ise asbest
yönetmeliği ile birlikte asbest yasağına ait daha
detaylı bir hal almıştır.
Aktoprak denilen madde asbest içeren yalıtımı
kuvvetli bir topraktır. Özellikle Sivas, Eskişehir,
Yozgat, Diyarbakır, Elazığ, Adıyaman ve Urfa'nın
köylerinde
yapılaşmada
oldukça
fazla
kullanılmaktadır.
Türkiye de bu bölgelerde
asbestin çevresel maruziyetinden dolayı 700 den
fazla insan mezotelyoma tanısı alıp ölüme
mahkum olmaktadır.
Bunu engellemek için devlet yetkilileri farkındalık
eğitimleri vermektedir ayrıca asbest maruziyeti
çok fazla köylerde ise boşaltmalar yapılmaktadır.
Diğer bir yandan asbestin zararlarından dolayı
birçok ülke gemi söküm çalışmaları için Pakistan,
Bangladeş ve Türkiye gibi ülkeleri tercih
etmektedirler. Bunun nedeni ise Türkiye de
Avrupa ülkelerinin daha ucuza gemi sökümünü
gerçekleştirmiş
olmasıdır.
Yasak
devam
etmektedir fakat asbest söküm işlemi Türkiye’de
ucuz olduğu için alınan önlemlerde bir o kadar az
olmaktadır. Her geçen gün artan gemi söküm
çalışmalarının artması ve aktoprak kullanımının
engellenmemesi durumu çok fazla asbestten
dolayı hastalık yaşayan insanların teşhis sayısını
da artmaktadır. Bu da önümüzdeki 30 yılda 20
bin insanın öleceği bulgusunu bir kez daha
kanıtlamaktadır.
Diğer bir yandan ise üniversitelerde asbest
hakkında yapılan çalışmalar, Sağlık bakanlığı
tarafından verilen farkındalık eğitimleri ve Çevre
ve Şehircilik bakanlığının yaptığı çalışmalar ile
yeni ümit var eden durumlarında yaşandığı gün
yüzüne çıkmaktadır. Ama 15 -20 yıl önce
Amerika ve Avrupa’da yasaklanan asbest
sökümü ve kullanımının Türkiye’de çok yeni
başlamış olması aslında daha yolun başında
olduğumuzu da kanıtlamaktadır.
Şahsine Büşra Yaylacı
Türkiye’de asbest en çok aktoprak adı ile bilinen
çevresel maruziyet şeklinde gün yüzünde
bulunmaktadır.
2|Sayfa
ISO 50001:2011 ENERJİ YÖNETİM
SİSTEMİ STANDARDI
Aşağıdakilerle sınırlı olmayıp, Enerji Yönetim
Sisteminin Faydaları şu şekilde özetlenebilir:
Dünyanın enerji talebi sürekli artmakta, buna
karşın hidrokarbon içeren kömür, petrol ve doğal
gaz gibi doğal enerji kaynakları da sürekli
azalmaktadır. Bu nedenle bu doğal enerji
kaynaklarını kontrol etmek ülkeler için önem arz
etmektedir. 2002 den itibaren gerek savaşlar,
gerekse başka politik sebeplerden ötürü ham
petrol fiyatı 6 kat artmıştır. Bu da ülkemiz gibi
enerji de dışa bağımlılık oranı %70’ler de bulunan
ülkeleri, enerji verimliliği ve alternatif enerji
kaynakları
konusunda
çalışma
yapmaya
zorlamaktadır. Bu konuda Avrupa Birliğinin ve
Türkiye nin 2020 hedefleri; %20 Enerji Tasarrufu,
%20 Sera Gazı azaltma ve Yenilenebilir Enerjinin
Payını %20 ye çıkarma şeklindedir. Bu nedenle
başta Almanya olmak üzere birçok AB üyesi
ülkede Enerji Tasarrufu ile Yenilenebilir Enerji
konularında
çok
önemli
devlet
teşvikleri
uygulanmaktadır. Türkiye de ise, şimdilik VAP –
Verimliliği Arttırıcı Projeler ile ilgili destek almak
isteyen
kuruluşlara
ISO
50001:2011
Belgelendirme zorunluluğu getirilmiştir. Ayrıca 100
TEP (Ton Eşdeğer Petrol) üzeri enerji kullanımı
olan firmalara Enerji Yöneticisi, 1000 TEP üzeri
enerji kullanımı olan firmalara ise Enerji Yönetim
Birimi bulundurma zorunluluğu getirilmiştir.
-Bütün Enerji maliyetleri gözden geçirilir ve enerji
envanteri ortaya çıkartılarak azami tasarruf
sağlayacak
enerji
unsurlarına
odaklanma
mümkün kılınır.
Bütün bu gelişmelerin ışığında ilk olarak ABD’de
2000 yılında ANSI/MSE 2000:2000 olarak
temelleri atılan Standart, 2011 yılında ISO
50001:2011 olarak ISO tarafından uluslar arası
Standart olarak yayınlanmıştır.
ISO 50001:2011 standardı bir kuruluş için, bir
enerji
yönetim
sisteminin
oluşturulması,
uygulanması, sürdürülmesi ve iyileştirilmesi için
gerekli şartları belirtir ki, bu kuruluşa enerji
performansı, enerji verimliliği, enerji kullanımı ve
tüketimi için sistematik bir yaklaşım sağlar.
Bu standart, belirlediği enerji politikasına
uygunluğunu sağlamak isteyen ve bu uygunluğu
başkalarına göstermek isteyen tüm kuruluşlarca
uygulanabilir.
-Daha etkin bir sürece götüren enerji süreç
haritalarının çıkartılmasına imkân tanınır.
-Enerji tüketiminde sapmalara sebep olabilecek
durumların ortaya çıkma risklerinin asgariye
indirilmesi temin edilir.
-Enerji tüketimi tahmin edilebilir hale gelir. Gizli
kalmış, bilinmeyen enerji atıkları ve sapmaları
açığa çıkar ve gerekli faaliyetlerin başlatılması
için karar vermeyi kolaylaştıracak kesin bilgiler
elde edilir.
-Geliştirmeye
belirlenir.
açık
alanlar
ve
zayıf
yönler
Standardın ön gördüğü enerji yönetim sistemi
modeli
Bu standart, Planla – Uygula - Kontrol et - Önlem
al - (PUKÖ) olarak bilinen metodolojiye ve enerji
yönetiminin kuruluş içi günlük uygulamalarına
dayanır.
PUKÖ, kısaca aşağıdaki şekilde ifade edilir:
1.Planla: Enerji performansının iyileştirmesi için
fırsatları sonuç verir ve kuruluşun enerji
politikasına uygun biçimde, gereken enerji
gözden geçirmesini gerçekleştir ve enerji temeli,
enerji performans göstergeleri (EPG), hedefleri,
amaçları ve faaliyet planlarını oluştur.
2.Uygula:
uygula.
Enerji
yönetim
faaliyet
planlarını
3.Kontrol et: Enerji politikasına ve hedeflerine
uygun
enerji
performansını
belirleyen
operasyonların anahtar karakteristiklerini ve
süreçlerini tanımla, izleme ve ölçme ve sonuçları
raporla.
4.Önlem al: Enerji performansının ve enerji
yönetim sisteminin sürekli iyileştirilmesi için
önlem alınması.
3|Sayfa
Bu yaklaşım ile ilgili model Şekil 1 de
verilmiştir.
Standart maddeleri aşağıdaki gibidir;
0 Giriş
1 Kapsam
2
Atıf
yapılan
dokümanlar
standart
ve/veya
3 Terimler ve tarifler
4 Enerji yönetim sisteminin şartları
4.1 Genel şartlar
4.2 Yönetimin sorumluluğu
4.2.1 Üst yönetim
4.2.2 Yönetim temsilcisi
4.3 Enerji politikası
4.4 Enerji planlaması
4.4.1 Genel
4.4.2 Yasal şartlar ve diğer şartlar
4.4.3 Enerji gözden geçirmesi
4.4.4 Enerji referans noktası
4.4.5 Enerji performans göstergeleri
4.4.6 Enerji hedefleri, enerji amaçları ve
enerji yönetimi eylem planları
4.5 Uygulama ve işletim
4.5.1 Genel
4.5.2 Yeterlilik, eğitim ve farkındalık
4.5.3 İletişim
4.5.4 Dokümantasyon
4.5.5 İşletimin kontrolü
4.5.6 Tasarım
Şekil 1: ISO 50001:2011 standardının ön gördüğü
enerji yönetim sistemi modeli
4.5.7 Enerji hizmetleri, ürünler, donanım ve
enerjinin tedariki
4|Sayfa
4.6 Kontrol etme
4.6.1 İzleme, ölçme ve analiz
4.6.2 Yasal şartlar ve diğer şartlarla uyumluluğun
değerlendirilmesi
4.6.3 Enerji Yönetim Sisteminin iç tetkiki
Türkiye’nin önde gelen sanayi kuruluşlarına
sunduğumuz Alman DAkkS akreditasyonlu olarak
ISO 50001:2011 belgelendirme hizmetimizi, yerli
denetçi kadromuz ile gerçekleştirebilmekteyiz.
Özellikle
enerji
yoğun
firmalarımızda
gerçekleştirdiğimiz denetimler neticesinde tespit
edilen tasarruf imkânları, firmaların bu standarda
ilgilerini bir kat daha arttırmaktadır.
Metin Duran
4.6.4 Uygunsuzluklar, düzeltme, düzeltici faaliyet
ve önleyici faaliyet
4.6.5 Kayıtların kontrolü
4.7 Yönetimin gözden geçirmesi
4.7.1 Genel
4.7.2 Yönetim gözden geçirmesi girdileri
4.7.3 Yönetim gözden geçirmesi çıktıları
Standart maddelerinden de görülebileceği gibi bu
standart bağımsız olarak kullanılabilecek tarzda
tasarlanmıştır, ancak başka yönetim sistemleri ile
birlikte veya entegre edilebilir.
5|Sayfa
BELGELENDİRME AŞAMASINDA
TEKNİK RESİM VE ÖNEMİ
Antet Örneği:
Teknik Resmin Tanımı: Bir parçanın yapımı için
gerekli olan bütün bilgileri eksiksiz olarak taşıyan
resimlere teknik resim denir. Belgelendirme
aşamasında da gerek ürünlerin doğrulanması
gerekse kanıt niteliği taşıyacağından teknik
resimlerdeki detay ve olması zorunlu gereksinimler
bu hususta önem taşımaktadır.
Gaz yakan bir cihazın doğrulanmasında aşağıda
belirtilen teknik resim sorularının cevaplarını
tamamlaması gerekmektedir.
İlk olarak teknik resimler antetli, ölçülü, firma
tarafından kaşeli, imzalı ve malzeme listesi mevcut
mudur? Bunların yanı sıra:
Basit Bir Şekilde Ürün ve Malzeme
- Ana resim,
- Montaj resmi,
- Patlatılmış resim,
- Brülör ve bek ölçüleri,
- Izgara-bek arası mesafe,
- Alev kesme tertibatının beke olan mesafesi,
- Enjektör çapları,
- Isı yalıtım malzemesi,
- Besleme (gaz dolaşım) hattının boru çapları ve
uzunlukları gibi soruların yanıtlarını karşıladığı
takdirde gaz yakan bir cihazın doğrulması
kolaylıkla yapılabilmektedir.
Belgelendirme aşamasında
da bu detay
resimlerinin kesinlikle olması gerekmektedir.
Teknik
resmin
gerekli
tanımlamalarının
yapılabilmesi için önemli detaylardan biri de antet
kısmıdır. Resim her ne kadar detaylı düzgün
standartlara uygun olarak çizilmiş olsa dahi ilgili
antette gerekli tanımlamalar yapılmadığı takdirde
gerek üretim gerekse kontrol aşamalarında
problemlere neden olacaktır. Aşağıda minimum
olması gereken bilgileri kapsayan bir antet örneği
bulunmaktadır.
Listesinin Gösterilişi:
Yukarıda verilen örnekler detaylarına ve spesifik
olma durumlarına göre genişletilebilmektedir.
Üretici firma belgelendirme aşamasında bu ve
bunun gibi resimlerin onaylanmış kuruluşa
göndermekle yükümlüdür. Aksi takdirde cihaz
doğrulamasında
problemler
oluşacağından
belgelendirme
aşamasında
süreç
ileriye
gidemeyecek duruma gelecektir.
Sezgin Baltaoğlu
6|Sayfa
ISO 9001:2015 İLE GELEN
DEĞİŞİKLİKLER
2014’te taslak olarak da yayınlanan ISO
9001:2015 kalite yönetim sistemi standardı 10 ana
başlıktan oluşmaktadır. Bunlar:
1.Amaç
2.Atıf ve Referanslar
3.Terimler ve Açıklamalar
4.Organizasyonun Bağlamı
5.Liderlik
6.Planlama
7.Destek
8.Operasyonel Planlama ve Kontrol
9.Performans Değerlendirme
10. İyileştirme
Risk yöntemiyle birlikte uygulamanın planlaması
sırasında amaçlanan çıktıları elde edebilecek bir
kalite
yönetim
sisteminin
oluşturulmasını
güvence altına alabilmek için tarif edilmesi
gereken risklerin ve fırsatların neler olduğunun
belirlenmesi gerekecektir.
ISO 9001:2015 ile birlikte ISO 9001:2008 kalite
yönetim standardında bulunan doküman ve kayıt
ibaresi değiştirilerek birleşimi olarak sadece
“dokümante edilen bilgi” olarak karşımıza
çıkmaktadır.
ISO 9001:2015 ile birlikte hizmet sektörünün
daha verimli olarak kullanabilmesi açısından
stratejik tarafların belirtilmesi firmalar için zorunlu
hale gelecektir.
ISO 9001:2015 ile birlikte önleyici faaliyet ibaresi
ortadan kalkacaktır. Çünkü Kalite yönetim sistemi
önleyici faaliyet olduğundan bu ibareye yeni
standartla gerek duyulmamaktadır.
ISO 9001:2015 ile birlikte gelen diğer bir
değişiklik ise ürün ibaresinin yerini mal ve hizmet
ibaresi alacaktır. Bunu nedeni ise diğer
kısımlarda da belirttiğim gibi hizmet sektörüne
standardı uyumlu hale getirmektir.
2015 yılında gelecek olan ISO 9001:2015 kalite
standardı günümüzde gelişmekte olan hizmet
sektörüne daha fazla olanak sağlayarak
gelişmekte olan üretim bazlı firmalar için ise
bütünlük sağlayıcı bir şekilde kalite sunmaktadır.
Şahsine Büşra Yaylacı
ISO 9001:2015 kalite yönetim standardında ana
amaçlar, ISO standartlarında temel bir yapı
oluşturmakla başlamaktadır.
ISO 9001:2015
ayrıca hizmet sektörünün de daha verimli halde
kullanılmasını da amaçlamaktadır.
ISO 9001:2015 ile birlikte artık firmaların risk
azaltımı ve süreç yaklaşımı bakış açısıyla yönetim
sistemlerini revize etmeleri gerekecektir. Bu
standart ile birlikte sistem kurulurken risk yönetimi
oluşturulması gerekli kılınacaktır.
7|Sayfa
8|Sayfa
MİKROFLUİDİK YÜKSEK BASINÇ
UYGULAMALARINDA SÜREKLİ AKIŞA
SAHİP MİKRO DAĞITICILAR
Sonuç olarak, birçok EOF pompaları kV
aralığında gerilime gerek duyarak, yüksek
gerilimli ekipmanın kullanılmasını sınırlandırır.
Bir çok mikrofluidik uygulamalarda, fluidik çipler
içinde sıvı akışı gereksinimi bulunmaktadır. Bu
genellikle harici pompalar (örneğin şırıngalar)
kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Bu harici
pompalar sistemin mikrofluidik bölümünden çok
daha büyük olup sıklıkla ölü hacme neden
olmaktadır. Bunun yerine, çip üstü veya entegre
olarak mikro pompalar birçok mikrofluidik
uygulamalar için daha avantajlı görülmektedir.
Parafin bir eyleyici malzeme olup, yüksek
basınçları sevketmede önemli bir potansiyele
sahiptir. Eritildiğinde; parafin katı halden sıvı hale
geçerken, büyük ve oldukça sıkıştırılamaz hacim
genişlemesi göstermektedir. Isıl tahrik genellikle
oldukça yavaştır. Buna rağmen, birçok çip üstü
mikrofluidik uygulamalarda (ör.: mikro yüksek
performanslı sıvı kromotografi_μHPLC) bile
yüksek hacimli geçişlere olan talep giderek
azalmaktadır. Bu sebepten dolayı, bu tip
uygulamalar için tahrik hızı daha az kritik
olabilmektedir. Diğer eyleyici malzemeler ile
karşılaştırıldığında,
parafin
yüksek
enerji
yoğunluğuna sahip olduğundan, performans
önemli derecede azalmadan eyleyici daha da
minyatürize olabilmektedir. Termal eyleyicileri
küçültmekle, eyleyici hızı da genel olarak artar.
Ek olarak, parafin eyleyicilerin termal davranışı
hem modellenmiş hem de deneysel olarak
değerlendirilmiştir.
Özellikle
analitik
kimya
uygulamalarında,
fluidikleri minyaturize etme ile gerekli numune ve
reaksiyon maddesi hacimleri azaltılmaktadır. Bu
hacimler daha da minyaturize edildiğinde, akış
oranını ve transfer edilen hacmi kontrol etmek
çok büyük önem arz etmektedir. Buna ek olarak,
fluidik sistemi minyaturize etmek, numune
hazırlamak için farklı tipte akış dirençleri
kullanmak (örneğin filtreler); sistemdeki karşı
basıncı arttıracaktır. Bunun yanı sıra günümüz
mikroçipleri, yüksek hacim girdi-çıktısı ve düşük
karşı basınç için optimize edilmiş olup yüksek
basınçta, kontrollü küçük hacimleri transfer
etmek
için
kullanılmamaktadırlar.
Mikrodispenserler (mikro dağıtıcılar) bir nevi
mikro pompa olup, belirli bir hacimdeki sıvıyı
enjekte etmek veya püskürtmek için kullanılır
(örneğin inkjet yazıcılarda kullanım, ısı ile
genişleyen polimerler, piezoelektrik tahrikleme,
termopnömatik tahrikleme gibi). Fakat raporlara
baktığımızda mikrodispenserlerin yüksek karşı
basınca karşı çalışma kapasitesi nadir görüldüğü
gözlemlenmektedir. Günümüzde yüksek karşı
basınçta çalışacak bir çok mikropompa EOF’a
(elektroosmotik akış) dayanmaktadır. EOF’u
kullanmak; gerekli çift katmanı yapmak için
pompalanan sıvının polarize edilebilir olmasından
dolayı bir nevi sınırlayıcı olmaktadır. Bunun yanı
sıra, bu tip pompalar, sıvıdaki veya yüzeyindeki
değişikliğe çok hassastır. Ek olarak, sonrasında
elektortlarla oluşacak kabarcık formasyonun da
bir elektroliz riski söz konusudur ki bu sisteme
oldukça yüksek düzeyde sıkışabilir gaz
sunacaktır.
Yüksek basınçlarla ilgili olarak, parafin temelli çip
üstü mikro dağıtıcılar üzerinde yapılan önceki bir
çalışmada 0.3 Mpa’lik basınçlar gözlemlenmiştir.
Bunun yanı sıra, polimerik sistem olmakla basınç
kapasitesi bir nevi sınırlanmış; daha sert yapısal
malzeme ile bunu yükseltme ihtiyacı ortaya
çıkmıştır. Gerçekten de, dönel metal paraffin
mikro pompalar üzerinde yapılan çalışmalarda 10
MPa’yı aşan karşı basınç görülmüştür.
9|Sayfa
Şekil 1. Mikro dağıtıcı kesit görüntüsü. Fluidik kanal koyu siyah, paraffin beya. Parafin çukurcukları 0.6
mm yükseklikte. Ortadaki dağıtıcı eyleyici çapı 8 mm olup yanlarında çapları 2 mm’lik iki valf eyleyici
bulunmaktadır. Operasyon sırası: 1-Tedarik, 2- Dağıtıcının dolması, 3-Ejeksiyon, 4-Seçilen hacmin
boşaltılması, 5-Çıkış valfinin kapanması.
Dağıtıcı odanın ilk aşağıya doğru defleksiyonu
hacmini tanımlamaktadır.
Bu çalışmada, parafin eylemesi ile tek stroklu dağıtıcının stok
Buradaki
çukurlar
0.6
mm yükseklikte, dağıtıcı ve
dağıtım karakterize edilmiştir. Ek olarak, yüksek
valf
eyleyicilerin
çapları
da 8 ile 2 mm’dir.
karşı basınca karşı kontrollü bir şekilde sıvı
Çukurlardaki
parafinde
30
ve 1.9 μL’dir. Bu
dağıtımı için bu eyleyici sistemin kullanılıp
kullanılmayacağı araştırılmıştır. Yüksek basınç çalışmada kullanılan paraffin katı halden akışkan
kapasitesi için, perilen bağlı paslanmaz çelik hale geçerken 10 % genişlemiştir. Bunun
saclar, yapısal malzeme olarak kullanılmıştır. yanında; dağıtıcı ve valf eyleyiciler için teorik
Perilen ile kaplı yüzeyler ve çok yüksek sıkıştırma strok hacimleri 3 ve 0.19 μL’dir. Valf yatağı ile
faktörünün kombinasyonu çok yüksek viskoz ve membran hareketini sınırladığımızda, hacim
agresif akışkanların (ör.: hidrolik yağının) değeri düşük bir değere set edilmekte ve
dağıtılması veya pompalanması sağlamaktadır. Bu böylelikle yüksek bir kontakt basıncı oluşarak
sayede, minyatürize bir hidrolik sistemde dağıtıcı valflerin sızdırmazlığı sağlanmaktadır. Dağıtıcı
eyleyici olarak kullanılabilmektedir. Özet olarak, bu oda hacmi de aynı şekilde azaltılarak yüksek bir
çalışmada; tek stroklu dağıtıcı için adapte edilmiş sıkışma faktörü vermektedir (ör.: ölü hacim ile
bir tasarım ve sürücü sırasına sahip yeni bir cihaz strok hacmi arasındaki oran). Bu kabarcık
sunulmaktadır. İlk defa, paraffin tahrikli bir mikro toleransını ve aynı zamanda kendinden hava
dağıtıcı, akış karakteristikleri üzerinde basınca sızdırmazlık yeteneğini arttırmaktadır. Ölü hacmi
dayalı olarak ve çeşitli ayrı hacimlere kesinlik ve daha fazla azaltmak için, kanal yapısının iç hacmi
tekrar edilebilirlik ile dağıtma yeteneği açısından ancak 0.2 μL’ye minimize edilebilmektedir.
değerlendirilmiştir. Bunun yanı sıra yeni bir FEM Dirençli bir ısıtıcı ile tahrik edildiğinde, paraffin
analizi modeli adapte edilerek, tek bir strokun akış eriyerek genişler ve membranın kanal yapısına
doğru defleksiyonuna neden olur. Eyleyicinin
karakteristiğini kestirme ve anlama yolu açılmıştır.
işlevsek amacına bağlı olarak, bu defleksiyon ya
valfleri kapatmak için dağıtıcı odasından akışkanı
Tasarım ve İşlev: Mikro dağıtıcıda iki adet normal boşaltmak için kullanılır. Isıtıcı deaktive
paraffin
soğuyup
katılaşarak
olarak çık valf bulunmakta olup, dağıtım odasının edildiğinde,
membranın
ilk
aşağıya
doğru
deflaksiyon
fazına
karşı taraflarına yerleştirilmiş ve her biri farklı
çevirir.
Ardı
adına
eyleyicileri
aktive
etmekle,
parafin eyleyicilerle sürülmektedir. Burada dağıtımı
gerçekleştiren eyleyici valf eyleyicilerinden oldukça peristaltik (sağınımlı) bir hareket oluşarak,
büyük tasarlanmış ve akış karakteristikleri akışkanın arzu edilen yöne itilmesi sağlanır.
üzerindeki etkisi maksimum olmuştur.
10 | S a y f a
Şekil 2. Deneylerde kullanılan parafin üzerinde
difransiyel tarama ile kalorimetre ölçümü, erime
noktası 44-48°C.
Parafin çukurcuklara aktarılarak katılaşmaya
bırakılmıştır. Parafin katılaştıkça ve çekildikçe,
membranı aşağı doğru, eşik değerine, bir
defleksiyona ulaşıncaya kadar çeker ki bu
noktadan sonra parafinin kendisi bunun yerine
deforme olur. Son olarak, arka kalıp yığına
yapıştırılır ve parafin çukurlarını kapatır.
Deneysel set-up şekil 3’te verişmiştir: Mikro
dağıtıcı bir alüminyum fikstüre klampe edilmiş;
debimetreye, demir halka ile basınç sensörüne
bağlanmıştır.
Eyleyici ve kanal yapısı polimerik bir membran ile
ayrılmış olup, perilen kaplı paslanmaz çelikten
yapılmıştır. Her bir eyleyicide parafin mumu
bulunmakta olup, bunlar silindirik bir çukur içine
yerleşmiş; ve bu çukurların içine esnek fPCB
ısıtıcılar daldırılmıştır.
Sıcaklıkla birlikte spesifik ısının artmasının, parafin
hacim
genişlemesiyle
bağlantılı
olduğunu
difransiyel tarama kalorimetre (DSC) akış
karakteristikleri ile göstermektedir (bkz Şekil 2).
Yukarıdaki şekilde görüldüğü üzere; sürücü
geriliminde liner bir artış, güç üzerinde dört kat
artışla erime noktasındaki spesifik ısının anormal
artışına neden olmaktadır. Daha kesin akış
karakteristikleri elde etmek adına FEM analizi de
kullanılmıştır.
Fabrikasyon ve değerlendirme:
200 μm kalınlıktaki çelik kalıplar içinde; delikler,
akış kanalları ve dış geometrileri fotokimya
makinası kullanılarak tanımlanmıştır. fPCB, 5μm
çift taraftan bakır kılıflı 25 μm polimid folyo olup,
standart litografi ile şekillendirilmiş ve ıslak
dağlama ile ısıtıcılar ve içten bağlantılı uçlar
tanımlanmıştır. Arkasından akış boyunca delikler
reaktif iyon dağlama (RIE) ile tanımlanmıştır.
Polimid membrana litografik olarak RIE ile
şekillendirilerek geometrisi ortaya çıkmıştır. Çelik
kalıplar, fPCB ve polimid membranların hepsi
kimyasal buhar çökeltme reaktörü içinde perlin C
ile kaplanmıştır. Arkadaki kalıp dışındaki tüm
bölümler yapıştırıcı ajan özelliğinde olan perlin film
ile yığılmış, kenetlenmiş ve füzyon bağlantısı
yapılmıştır.
Şekil 3. Deneysel set-up.
Grafik programlama yazılımına sahip bilgisayarla
kontrol edilen güç kaynağı dağıtıcıların sürümü için
kullanılmaktadır. Bilgisayar kontrolü özel dalga
formlarının çıkarılmasına fayda sağlamaktadır.
Değerlendirmeden önce, komple üç ısıtıcı ideal
maksimum sürücü gerilimi ile test edilmiştir. Bunu
yaparken bir ısıtıcının üzerinde gerilim azar azar
belirli bir zamanda, ta ki parafin eylenen (tahrik
edilen) oda içinde eriyene ve manuel olarak
uygulanan akış yeterince genişleyinceye kadar
arttırılmıştır.
11 | S a y f a
Tam strokta,
kullanılmıştır:
şekil
4’teki
sürücü
sırası
Her bir deney arasında, dağıtıcının iki dakika
boyunca soğumasına izin verilmiştir.
Sonuçlar:
İki mikro dağıtıcı cihazı, D1 ve D2, şekil 5’te
görüldüğü gibi üretilmiş ve test edilmiştir.
Şekil 4. İlk 40 saniye, kaynak fazını ve sonrasında
ejeksiyon fazını göstermektedir. Dağıtıcı eyleyici
üzerindeki gerilimdeki lineer artış, akışkanın çıkış
tarafından sürekli ejeksiyonu ile sonuçlanır.
Basıncın uygulandığı deneylerde, dağıtıcının giriş
valfi kapalı durumda tutulmuş, bunun yanında
sistem bir şırınga pompası ile ters dağıtım
yönünde basınca maruz bırakılmıştır. Bu sırada,
dağıtıcı odası eylenmemiş durumda bırakılmıştır.
Şırınga pompası uygulama basıncını arzu edilen
seviyede manuel olarak durdurmuş olup,
debimetre ile ejeksiyon döngüsü kayıt altına
alınmıştır. Dağıtıcı eyleyicisi sürücü geriliminin
lineer artışı ile dağıtıcı odanın kapandığı önceden
kurulu gerilime kadar tahrik edilmiştir. Mikro
dağıtıcı da dağıtıcı eyleyicisi üzerine ani tam
gerilim uygulayarak test edilmiş ve dağıtım zamanı
ölçülmüştür.
Şekil 5. Üstte: Elektriksel bağlantıları, delikler ve
küçük giriş ve çıkış delikleri gösterir mikro
dağıtıcı. Cihaz 15x30x14 mm ölçmektedir.
Aşağıda: Mikro dağıtıcı fikstür arasına fluidik
bağlantılarla yerleştirilmiş.
Mikro dağıtıcının kesinliğini değerlendirmek için,
akış basıncı uygulamaksızın iki farklı hacimde
durdurulmuştur. Bu, dağıtıcının tam strok ve ilgili
akış ölçümü için sürücü geriliminin aynı şekilde
lineer artışı kullanılarak yapılmıştır. Hedeflenen
hacimde, ilgili sürücü gerilimi sabit tutulmuş ve
çıkış valfi simultane olarak kapatılmıştır.
Isıl bozucuların ve sürüklenmenin etkilerini
azaltmak
için,
sistemin
yeterli
düzeyde
soğutulması gerekmektedir. Bu nedenden dolayı,
bir soğutma flanjı fikstürün üstüne büyük bir
aluminyum plakaya yerleştirilmiştir.
Şekil 6. Lineer gerilim yükselişinde modellenen
ve ölçülen dağıtıcı akış karakteristikleri
Tam bir strokun dağıtım sırası 0.5 ila 2.0 MPa’lik
karşı basınçlarda test edilmiştir (Bkz. Şekil 7).
Şekilden de görüleceği üzere, farklı basınçlar
arasındaki dalgalanmaların basınca bağlı
olmadığı görülmektedir.
12 | S a y f a
Şekil 7. Dağıtılmış tam strok hacmine ve karşı
basınç
Sıfırdan tam gerilime anlık bir artış dağıtıcıyı
sürmek için kullanılmış olup, 10 saniyenin altına
dağıtım zamanının kısalmasıyla sonuçlanmaktadır.
Akış oranları; uygulanan karşı basınçla ve
basınçsız olarak hacim dikkate alınarak dağıtım
eğrisini görsel hale getirmek adına zamana göre
integrastonu alınmıştır (Bkz. Şekil 8).
Şekil 9. Hedef hacimlerin kontrol altındaki
dağıtmlar için zamana karşı toplanan hacimleri:
D2, 550 nL, D1, 532 nL, D2, 354 nL ve D1, 344
nL.
Tablo 1, nihai hacimlerde toplam sapmanın yanı
sıra dağıtılan hacimleri özetlemektedir.
Tablo 1. Dağıtılan nihai hacimler ve sapmalar
Şekil 8. D1 ve D2 cihazları ile uygulanan basınç
ile basınç olmadan zamana karşı toplanan
hacimler.
Dağıtılmış hedef hacimler iyi bir tekrar edilebilirlik
göstermiş olup aynı zamanda cihazlar arasında iyi
bir tekrar üretilebilirlik değeri vermiştir (Bkz. Şekil
9).
Yukarıdan da görüleceği üzere, değişen basınç
altında dağıtılan hacmin maksimum sapması % 3.4
ve hedef hacim tekrar edilebilirliği % 1.1 veya daha
iyi düzeylerdedir. (1.2 μL), strok ve oda hacmi; (0.2
μL) kanal yapısının iç hacmi olarak uygulanan
basınçta tam strok kullanmakla, mikro dağıtıcının
sıkıştırma faktörü % 86 (1.2/(1.2+0.2)) olmuştur.
13 | S a y f a
Müzakere ve irdeleme:
Uygulanan basınçla alınan ölçümlerde, dağıtıcı
performansının 0.5-2 MPa aralığında basınçtan
bağımsız olduğu görülmüştür. Mikro pompalar
incelendiğinde bu tip yüksek basınçlara diğer
eyleyici tiplerince nadiren ulaşılabilecektir. Yalnız
EOF mikro pompalar bir istisna olup, onlarca
mega paskal yeteneğindedir. Fakat EOF mikro
pompaların akış oranı sıklıkla karşı basınca lineer
olarak bağlı olup değişen basınçlarda akışkanın
kontrollü miktarlarda dağıtılmasını daha da
zorlaştırmaktadır.
Tablo 1’den de görüldüğü gibi; uygulanan basınçla
ve basınçsız olarak ölçümlerde, dağıtılan toplam
hacim 400-500 nL aralığındadır. Bu mikro
dağıtıcıda sıkışmış havadan ve/veya ölçüm setup’ından kaynaklanmış olabilir. Bunun yanı sıra,
yükselen basınçta bu hava sıkışmakta ve
ölçümlerdeki etkisi azalmaktadır. 600 nL’nin
altında, sistemdeki havanın pratik olarak görünen
bir etkisi yoktur (bkz. Şekil 8 ve 9: bütün dağıtım
aynı yolu izlemektedir). Bu yüzden, spesifik hedef
hacimler için dağıtım döngüleri bu değerin
altındadır.
İki hedef hacim dağıtım sırası da çok iyi bir
tekrarlanabilirlik vermiş olup uygulanan basınçta
tam strok dağıtım sırasına ait sapma bir nevi daha
fazladır. İyileşen tekrarlanabilirliğin nedeni, çıkış
valfinin önceden tanımlanmış hacminin akışını
durdurmak adına ayarlanmasından kaynaklanmış
olması mümkündür. Ek olarak, cihazlar arasında
çok ufak farklar bulunmaktadır ki bu da iyi bir
tekrar üretilebilirlik vermektedir.
FEM modeli, dağıtıcının davranışını kalitatif olarak
daha iyi sergilemektedir (bkz şekil 6). İlginçtir ki,
DSC ölçümlerinde 24 ve 31°C’deki ufak yükselişler
bile (bkz şekil 2) modellenen sonuç üzerinde gözle
görülebilir etkiler vermiştir. Bunun yanı sıra,
dağıtıcı
eyleyici
membranın
hareketinin
modellendiğini dikkate almak önemlidir ki; çıkışta
oluşan dağıtılan suyun akış oranı ölçülmektedir.
Membran defleksiyonla esnedikçe, suyun içindeki
iletimle, zaman içinde ısıl taşıma değişmekte olup,
kontra yüzeyde ve membran arasında su kalınlığı
azalmaktadır.
Bu eyleyicinin soğumasını modelden daha fazla
arttırmakta ve deneylerde ilk iki ana zirve
noktasının azalması olarak görülmüştür. İkinci
zirve nokta temel olarak oda hacminin fiziksel
sınırlarından dolayı azalmıştır. Ek olarak, akışkan
eylemsizliğinden, su dağıtıcı kanalı boyunca
itildiğinden ve ölçüm set-up’ından kaynaklı bir ilk
zirve noktasından bir yumuşama etkisi olması
mümkündür.
Bu kalitatif model için gerekli görülmeyen
yukarıdaki tüm faktörler dikkate alındığında,
modelin karmaşıklığı önemli ölçüde artacaktır. Bu
çalışmada,
sıvı
parafin
atanmış
olan
çukurcuklara manuel olarak
dökülmüştür.
Parafinin miktarını daha iyi kontrol ederek,
cihazlar arasındaki tekrar üretilebilirlik daha da
arttırılabilir. Üretim prosesi oldukça esnek olup,
cihaz içinde mikrofluidik kanalların ve bileşenlerin
entegre edilmesine imkan vermektedir. Alternatif
olarak, mikro dağıtıcı başka bir mikrofluidik
sistemle yakın bir şekilde entegre edilerek daha
kompakt hale getirilebilir.
Parafin, farklı erime aralıklarında ısıtılarak
karıştırıldığında, daha fazla lineer bir genişme
verecek şekilde uyarlanabilir. Alternatif olarak,
saf n-akanları kullanmak ani aktivasyonlar için
daha kısa erime aralıkları verebilir. Bunun yanı
sıra; saf n-alkanları farklı molekül uzunluklarında
karıştırıldığında, azar azar genişleme verebilir.
Isıtıcının aktivasyon sırası da uyarlanabilir. Bu
çalışmada gösterildiği gibi, basitçe bir puls dalga
formunu
kullanarak,
dağıtılan
hacmi
değiştirmeden, dağıtım zamanı 150 saniyelerden
10 saniyelere inmiştir. Tüm bu faktörler
birleştiğinde, dağıtıcı davranışının uyarlanması
sağlanacaktır.
Bunun
yanında,
farklı
uygulamalara özel akış karakteristikleri aynı
cihazla elde edilebilecektir.
14 | S a y f a
Sonuç:
Bir mikro dağıtıcı; akışkanı, sürekli olarak ve
yüksek düzeyde kontrollü bir şekilde karşı basınca
karşın bulunmasına rağmen dağıtabilir. Mikro
dağıtıcı 0.5 ila 2.0 MPa’lik basınç aralıklarında,
basınca bağımlılık göstermemiştir ki, basınç
değişkenliklerinin etkisinin minimize edilmesi
konusu bir çok analiz uygulamaları için büyük
önem arz etmektedir. Mikro dağıtıcının çok
fonksiyonlu olduğu, hacmi dağıtmada kesinlik ve
tekrar edilebilirliğe ve puls dağıtım yeteneğine
sahip olduğu görülmüştür.
Tam strok hacminde itibari miktarda akışkan
basit bir şekilde dağıtılabilir. Bu; tam strokun bir
kalibrasyon ölçümüyle ve seçilen dağıtılmış
hacmi durduran eyleyicinin zamanla kontrolü ile
yapılabilir. Dağıtıcı, çeşitli çip üstü çözümlerde ve
yüksek verimlilikten ziyade yüksek basınç
kararlılığı isteyen uygulamalarda, örneğin
μHPLC, yüksek basınç mikro-reaktörleri, derin su
numune alma ve mikro-hidrolik uygulamalarda
kullanılabilecektir.
Hakan Esgin
Kaynak:
Roger Bodén, Sam Ogden, and Klas Hjort, “Microdispenser
With Continuous Flow and Selectable Target Volume for
Microfluidic High-Pressure Applications”, J. Microelectro
mech. Syst., vol. 23, no. 3, pp. 452–458, 2014.
15 | S a y f a
ALUMİNYUMDAN MİKROFABRİKASYON
YÖNTEMİ İLE MFC ÜRETİMİ
Silikon, mikro fabrikasyon üretim yöntemi için
kullanılan bir substrat malzemesidir. Mikro
fabrikasyon üretim şeklinde silikon ile birlikte cam,
silika, polimer, alümina ve cam seramiklerde
kullanılmaktadır. Günümüzde yapılan araştırmalar
mikro fabrikasyon üretim yöntemi ile üretilen
ürünler için alternatif ürünler bulmaya yönelik
olmaktadır. Sonuç olarak yapılan araştırmalar
gösteriyor ki, alüminyum mikro fabrikasyon üretimi
için kullanılabilecek mükemmel bir ham madde
olabilmektedir. Alüminyum, tıpkı silikon gibi mikro
fabrikasyon üretim yönteminde benzer özellikler
gösterebilmektedir. Özellikle bu yöntem ile plaka
şeklinde
alüminyum
kullanılmaktadır.
Bu
alüminyumlar,
450°C
ye
kadar
dayanabilmektedirler. Aşağıda verilen Tablo 1’de,
plaka alüminyumların karakteristik özelliklerini
görebiliriz:
Tablo 1: Plaka Alüminyum Özellikleri
Alüminyum, çok iyi bir iletkendir. Bu özelliği
sayesinde elektrik akımı dahil iletkenlik göstermesi
gereken durumlarda kayıp minimumdur. Fakat her
malzemede olabileceği gibi alüminyumda da
oksitlenme sorunu vardır. Bu sorunun önüne
geçilebilmesi için alüminyum Al2O3 (alüminyum
oksit) materyali ile kaplanır. Günümüzde yeni bir
teknoloji ile karşı karşıyayız. Bu çalışmanın amacı,
yeni geliştirilen bu teknoloji için “base material”
yani temel ham madde arayışıdır. MFC (micro fuel
cells), Türkçe karşılığı mikro yakıt pilleridir. Bu
pillerin mikro olarak adlandırılmasının nedeni
boyutlarının küçük olmasıdır. Mikro yakıt pilleri,
elektromekanik
enerji
dönüştürücü
olarak
kullanılmaktadır.
Kimyasal
enerjiyi
elektrik
enerjisine dönüştürmektedirler. Klasik elektrik
üretimi sistemlerinde, yakıtın içindeki enerjiyi
elektrik enerjisine dönüştürülmesi için yanma
reaksiyonunun olması gerekmektedir.
Yanma
reaksiyonun
verimli
olarak
gerçekleşebilmesi için yakıtın ve ateşleyicinin iyi
karışması gerekmektedir.
Daha sonra yanmanın devam edebilmesi için
sürekli işlem gerekmektedir. Her işlem sırasında
ise enerji kaybı ve verim düşmesi meydana gelir.
Yakıt pillerinde ise yakıt enerjisinin doğrudan
elektrik enerjisine dönüştürülmesi mümkündür. Bu
pillerin içerisinde 2 bölme bulunmaktadır. Bu
bölmelerin birinde yakıt, diğer bölmede ise
oksidant akışı meydana gelmektedir. Bu iki bölme,
birbirinden katı ya da sıvı halde elektrolit zar ile
ayrılır. MEA (membrane electrode) yani zar
şeklindeki bu yapı 2 bölme arasına yerleştirilir.
MEA, proton iletken polimerden meydana
gelmektedir. Nafion® olarak adlandırılan bu
madde, oksitlenmeye karşı pilatinyum malzeme ile
kaplanmaktadır.
MFC, mikro fabrikasyon ile üretilen mikro akışkan
özelliği gösteren ürünlerdir. MFC için, yüksek
elektrik
iletkenliği
olan
malzemeler
kullanılmaktadır. Bunun nedeni akışın olduğu pilin
içerisinde aynı zamanda akımı ileten bir eleman
görevi
de
görmesi
gerekmektedir.
MFC
teknolojisinin kullanıldığı alanlar başlıca; askeri
uygulamalar, uzay araçları, meteoroloji istasyonu
gibi sahalarda kullanılmaktadır. Önerilen kullanım
alanları ise elektrikli ve hibrit araçlarda, ana yük
güç tesislerinde, yedek güç olarak, laptop
bilgisayarlarda, yedek güç kaynağı olarak, küçük
elektronik cihazların portatif şarj cihazları olarak
kullanılmaktadır.
Bu iletkenliğin sağlanabilmesi için silikon
kullanılmaktadır.
Fakat
sinterlenmiş
nikel,
silikondan daha fazla iletkenlik göstermektedir.
Bunun yanı sıra ilgi çekici olan bir diğer iletken
malzeme ise alüminyumdur. Özellikle 6061
alüminyum, iletkenliği sayesinde mikro fabrikasyon
yöntemi ile üretilen MFC’lerde kullanılmaktadır.
Yapılan testler sonucunda, aşındırma yöntemi ile
plaka alüminyumlar, MFC için uygun bulunmuştur.
Daha öncede söylediğimiz gibi alüminyum
iletkenliği iyi olduğu için MFC uygulamalarında
tercih edilmektedir. Aynı zamanda, plaka
alüminyum ile aşındırma ve cilalama yoluyla
istenilen ölçülerde elde etmek mümkündür. Ayrıca
alüminyum, silikona göre daha sünek bir yapıya
sahiptir ve sıkıştırılabilirliği oldukça iyidir. Bu
özellik, MFC uygulamalarında herhangi bir kaçağın
önüne geçilmesini sağlamaktadır.
16 | S a y f a
Aşağıda mikro fabrikasyon yöntemi ile ham
alüminyumdan MFC üretimi görülmektedir.
Yukarıdaki işlemler tamamlandıktan sonra
alüminyum MFC malzemesi 4 aşamalı şekil
verme işlemine girmektedir. Bunlar:
a) Burulma mukavemetlendirilmesi ve ön yüzeyi
modelleme
b) Belirlenen bölgeden sıvı dağlama işlemi
c) Yeniden burulma mukavemetlendirilmesi ve
akışın olacağı bölge için şekillendirme işlemi
d) Akış bölgesi için final dağlama işlemi ve
burulma mukavemetlendirilmesi
Şekil 1: Ham Alüminyuma Karbonun Emdirilmesi
ve Nafion® Malzemenin Ortaya Yerleştirilmesi
Yukarıdaki proses tamamlandığı zaman malzeme
dağlama
yöntemi
ile
istenilen
ölçülere
getirilmektedir.
Şekil 3: Alüminyum
Şekillendirilme Aşamaları
MFC
Malzemesinin
Şekillendirme işlemi sonrasında alüminyum MFC
malzemesi birtakım karakteristik özellikler
göstermektedir. Bu özellikle Tablo 3 de
verilmiştir.
Şekil 2: Dağlama İşleminden Sonra Alüminyum
MFC Malzemesi
Dağlama işleminde, alüminyum MFC malzemenin
gösterdiği karakteristik özellikler Tablo 2 de
gösterilmiştir.
Tablo 3: Alüminyum MFC Malzemesinin Şekil
Verme İşlemi Sonuçları
Tablo 2: Dağlama İşleminden Sonra Alüminyum
MFC Malzemesinin Gösterdiği Karakteristik
Özellikler
17 | S a y f a
Aşağıdaki Şekil 4 grafiğinde şekil vermenin her
aşamasındaki
dağlama
işlemi
oranı
gösterilmektedir. Grafikten yorumlanabileceği gibi
20 dakika sonra dağlama işlemi sırasında tüm
aşamadaki oranlar azalmaktadır. Ayrıca, dar
kanallardaki dağlama oranı, geniş kanallara göre
daha yavaş artmaktadır.
Sonuç olarak 6061 Alüminyumdan MFC
malzemesi başarılı bir şekilde elde edilmiştir.
Daha öncede bahsedildiği gibi alüminyum, gerek
daha sünek olması, gerek sıkıştırılabilme
oranının daha yüksek olması ve en önemli
özelliği olan iletkenliğinin fazla olması sayesinde
MFC malzemesi olarak kullanılabilmektedir. Bu
işlemler sırasında karşılaşılan problem ise her
aşamada, yani her proses de yüzey temizliğinin
yapılması gerekmektedir.
Akın Taşkıran
Kaynak:
Gianmario Scotti, Petri Kanninen, Tanja Kallio, and Sami
Franssila, “Bulk-Aluminum Microfabrication for
Micro Fuel Cells”, J. Microelectro mech. Syst., vol. 23, no. 3,
pp. 372–379, 2014.
Şekil 4
Şekil 5 de ise tüm mekanik işlemler tamamlanış,
yüzey temizliği yapılmamış alüminyum MFC
malzemesinin mikroskoptaki görüntüsü yer
almaktadır.
Şekil 5
18 | S a y f a
DOKUNSAL SENSÖRLER İÇİN
SÜRTÜNME DESTEKLİ ÇEKME KUVVETİ
TESPİT MEKANİZMASI
Bu çalışmada yeni bir sürtünme destekli kapasitif
dokunmatik algılama mekanizması önerilmektedir.
Bu mekanizma entegre şeffaflık ve esneklik ile 3D
ekran görüntü kontrolü uygulamaları için aynı anda
çekme, normal ve kesme kuvvetlerini tespit
edebilmektedir. Algılama mekanizması önceki
çalışmaların üzerinde bir gelişmedir ve ergonomik
hususlar ile parmak ucu algılama aralıkları
destekler.
Bu mekanizma 0.38, 0.28, 0.24 ve 0,33 pF / N
demonstrasyon hassasiyetleri üretmekte ve
algılama aralıkları 0-1 N, 0-1.6 N, 0-1.4 N, 0-2.0 N
ve çekme için (θ = 90°), sürtünme destekli çekme
(θ = 30°), normal, ve kesme kuvvetleri, sırasıyla
verilmiştir.
θ = 30° altında insan parmağına uyan ve 3 boyutlu
sanal görüntü kontrolüne olanak sağlayan
sürtünme destekli çekme kuvveti önerilmektedir.
Ortalama olarak, demonstrasyon dokunmatik
sensör şeffaflığı görünür bölgede %80’nin
üzerindedir. Bu çalışmada mekanizmanın teorik
tasarımı, simülasyonu, fabrikasyonu ve ölçümü
gerçekleştirilmiş ve incelenmiştir.
Giriş:
Antenler, kağıt piller, ince film transistörler, mantık
cihazları, güneş pilleri, e-kağıt ve ekranlar gibi
esnek elektronik cihazlar araştırmacıların ilgisini
çekmektedir. Ekonomik, yumuşak, güvenli ve
taşınabilir olmalarının yanında çeşitli şekillerde
olabilmekte ve çevre dostudurlar. Multimedya
etkileşim cihazlarının popüler olması sebebiyle,
esnek ekranlar diğer esnek elektronik cihazlardan
daha popüler durumdadırlar. Elektroforez ekranlar,
elektrokromik ekranlar, electrowetting ekranlar,
mikro elektromekanik ekranlar ve likit kristal
ekranlar
piyasada
mevcuttur.
Düz panel
ekranlarda 3D görüntülerin gösterilebilmesi son on
yılda geliştirilmiş ve tüketiciler için cazip hale
gelmiştir.
3D görüntü kontrolünü ve esnek ekranları
birleştirmek
arzu
edilmektedir.
Dokunsal
sensörler yaygın olarak mekanik robotlarda
yapay cilt olarak kullanılmıştır. Ancak, çalışmalar
otomatik robotlar için sınırlı kuvvet algılama
aralıkları ile küçük algılama cihazlarına
odaklanmıştır. Çalışma aralıkları çok dardır ve
devreler parmak uçları tarafından kontrol edilen
esnek dokunmatik panel ekranlar için çok
hassastır. Dokunmatik paneller, parmak uçları ile
yapılamayacak sınırlı ve kontrol edilemeyen
küçük kuvvetler için tasarlanması yerine uygun
kuvvet algılama aralıkları ve hassasiyetleri ile
insan kontrolü için tasarlanmış olmalıdır.
Dokunsal sensörler ilk olarak tamamlayıcı metal
oksit yarı iletkenler ve esnek malzemeler ile üst
üste işlenerek yapılmıştır. Çeşitli çalışmalarda
kapasitif dokunma sensörleri olarak saf metal
elektrotlar
ile
polidimetilsiloksan
(PDMS)
kullanılmıştır.
Bu
sensörler
ekranlarda
kullanılamaz çünkü saf metal elektrotlar görünür
ışık için opaktır. Çok fonksiyonlu dokunsal
sensörler saydam iletken oksitler (ör. indiyum
kalay oksit) kullanılarak daha sonradan
geliştirilmiştir.
Yapı
ve
çalışma
prensibi:
Önerilen dokunmatik sensör beş mekanik
yapı katmanı içermektedir: yumru tabakası,
üst elektrot katman, yalıtım tabakası, boşluk
ve sütun tabaka, ve alt elektrot tabakası.
Şekil 1
19 | S a y f a
Aşağıda önerilen sensor boyutları ve malzemeleri
gösterilmektedir. Üst ve alt yüzeyler polietilen
tereftalattan yapılmıştır (PET, Toray, T60);
yalıtım,
ayırıcı,
yumru
ve
sütun
polidimetilsiloksan
(PDMS,
Sylgard,
184)
yapılmıştır ve elektrotlar indiyum kalay oksit,
ITO’dan yapılmıştır.
Şekil 3
Sürtünme destekli çekme kuvveti algılama
mekanizmasının ayrıntısı için, aşağıdaki şekil bir
yumru üzerinde bir sürtünme çekme kuvveti
uygulayarak
gerçekleştirme
kavramını
göstermektedir. Burada sürtünme denklemi;
Şekil 4
Simulasyon:
Şekil 2
Çalışma Prensibi:
Çekme, normal ve kesme kuvvetleri için
operasyon prensipleri aşağıda verilmektedir. Bir
hücre dört kondansatörden oluşur ve her bir
kondansatör hava boşluğunu çevreleyen iki paralel
elektrottan içerir. Bu bağlantısız olan tutucular ve
sütunlar dolayısıyla açık bir ortamdır. Bir çekme
gücü hücreye tatbik edildiği zaman, dört kapasitör
aynı zamanda deforme olur ve hava boşlukları
buna bağlı olarak artar. + z yönünde bir çekme
kuvveti meydana gelir ve hava boşluğu artışları
idealde özdeştir. Çekme kuvveti, hücrenin düz
yüzeyine θ = 90 ° 'lik temas açısı ile tanımlanır.
Gerçekte θ = 90 °’de çekme kuvveti olası değildir.
Dolayısıyla sürtünme destekli model çalışma
prensibini temsil etmek için önerilmiştir (θ parmak
ve yumru arasındaki açı olarak tanımlandığında).
Bu tasarım konseptinin ilk tam boyutlu modelini
simüle etmek için ticari simülasyon yazılım
COMSOL
(sürüm
4.0)
kullanılmıştır.
Elektromekanik eşleşme fonksiyonu yapılara ve
boyutlara dayanılarak gerçekleştirildi. Simülasyon
sırasında, alt tabaka tüm yönlerde sabitlendi ve
ortam sıcaklığı 300K’ya ayarlandı. Deformasyon
gradyan simülasyonunda 2 N kuvvet, normal ve
çekme
kuvveti
altında
yumru
üstüne
uygulanmıştır. (sürtünme destekli çekme kuvveti
ve kesme kuvveti altında yumru tarafına)
Çekme Kuvveti:
Aşağıdaki şekilde θ = 90 °’de + z yönünde
uygulanan çekme kuvveti (F) için simülasyon
sonuçları (a) kapasite değişimi ve (b) cihaz
deformasyonu olarak görülmektedir. Kapasitans
değişimi, x ve y yönlerinde çekme kuvveti ile
simetriktir. Kondansatör hava boşlukları artan
çekme kuvveti ile artar, kapasitans azalır.
20 | S a y f a
Şekil 5
Aşağıdaki şekilde θ = 30 °’de z yönünde uygulanan çekme kuvveti (F) için simülasyon sonuçları
(a) kapasite değişimi ve (b) cihaz deformasyonu olarak görülmektedir. Kapasite değişimi C1 ve C3
için artar, C2 ve C4 için simetrik olarak azalır.
Normal Kuvvet:
Normal kuvvet benzer bir süreç takip edilerek simüle edildi ve sonuçlar aşağıda gösterilmektedir.
Uygulanan normal kuvvet ve kapasitans değişim arasındaki ilişki görülebilir.
Şekil 6
Kesme Kuvveti
Aşağıdaki şekilde simülasyon sonuçları görülmektedir. C1 ve C3 için kapasitans artmakta, C2 ve
C4 için simetrik olarak azalmaktadır. Oklar kesme kuvveti yönünü gösterir. Bu simülasyon sadece
± z yönünde yapısal deformasyonu öngörmekte, x ve y yönündeki kaymaları göz ardı etmektedir.
Şekil 7
21 | S a y f a
Malzemeler ve üretim süreci:
Üst, boşluk ve sütun ve alt katmanları lamine
etmek için Ultraviyole (UV) ışığa karşı duyarlı
yapıştırıcı madde (Loctite, 3311) kullanılmıştır.
PET ve PDMS, sırasıyla, Toray (T60) ve Sylgard
(184)dır. Silikon kalıp fotolitografi kullanılarak
üretilmiştir ve indüklenen-çift-plazma reaktif iyon
aşındırma kullanılmıştır (Samco, RIE-10NR). PETİTO-UV katmanı optik mikroskop altında Si-PDMS
tabaka ile hizalanmıştır. Tüm yapı yumru kalıptan
çıkarılarak imalat süreci tamamlanmıştır.
Cihaz performansı, müzakere ve irdelemeler:
Önerilen sensörün performansını doğrulamak için,
bir force gauge ve algılama devresi testleri
yapmak için kullanılmıştır. Kontrol ve hesaplama
devreleri için, önerilen cihazın kapasitans
değişiklikleri tespit etmek amacıyla bir okuma
devresi de tasarlanmış ve uygulanmıştır.
Şekil 8
Şekil 9
Yukarıdaki şekil θ=90 ° ve θ = 30 °’de çekme
kuvvetini tespit için ölçüm sistemi kurulumunu
göstermektedir. Force gauge z yönü boyunca
hareket için kontrol edildi, ölçüm sonuçları
aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.
Normal bir kuvvet
uygulandığında,
force gauge -z
yönünde
doğrudan
yumruya kuvvet
uygulamaktadır.
Sonuç
yandaki
şekilde
verilmiştir.
Şekil 9
22 | S a y f a
Bir kesme kuvveti θ = 0 °’de yumruya force gauge
ile uygulanmıştır. Sonuç aşağıdaki şekilde
verilmiştir.
Stres dağılımını simüle etmek için COMSOL 4.0
kullanılmıştır. Cihazın sonucu,
maksimum
stresin eğilme altında tabakanın ortasında
biriktiğini göstermektedir. Normal kuvvet ve farklı
bükülme yarıçapları altında kapasite değişimi
arasındaki ilişki aşağıdaki şekilde verilmektedir.
Bükülme yarıçapı ve duyarlılığı arasında pozitif
bir ilişki vardır. Sonuç olarak, üst tabakanın
deformasyonu azalmış ve duyarlılığı düşmüştür.
Bununla birlikte, düşük duyarlılık, daha büyük bir
doğrusal işlem aralıkları sağlar, bu da
kullanıcılara operasyon esnekliği bırakır.
Şekil 10
Bir görüntüleme cihazı ile 3D görüntü kontrolü
şematiği görülmektedir. Cihazı çalıştırmak için,
kuvvet (çekme, normal ve kesme kuvvetleri)
modları seçilir. Daha sonra dokunmatik sensör
hücre seçilen kuvvet moduna göre tepki
vermektedir. Aşağıda çekme kuvvetinin çokludokunma davranışı için ölçülmüş sonuçlarını
gösterilmektedir. Üç dokunma sensörü başarılı bir
şekilde farklı yönlerde, farklı çekme kuvvetlerine
yanıt vermiştir. Bu çekme kuvveti algılamanın
sürtünme
yardımı
ile
mümkün
olduğunu
kanıtlamaktadır.
Şekil 11
Şekil 12
Orhan Karakuş
Kaynak:
Tsun-Yi Chen, Yung-Chen Wang, Cheng-Yao Lo, and
Rongshun Chen, “Friction-Assisted Pulling Force Detection
Mechanism for Tactile Sensors”, J. Microelectro mech. Syst.,
vol. 23, no. 3, pp. 471–481, 2014.
23 | S a y f a
DEMİRYOLU ENDÜSTRİSİ
İÇİN UYGUNLUK
DEĞERLENDİRME
HİZMETLERİ
EN 15085-2 sertifikasyonu
Tsı Uygunluk Değerlendirme Hizmeti
Kiwa Meyer, 2008/57/AT Karşılıklı İşletilebilirlik
Yönetmeliği
kapsamındaki
Teknik
Şartnamelere uygunluk hizmetlerini Correl Rail
(NoBo: 1144) ile sunmaktadır. Yüksek Hız
(HS) ve Konvansiyonel (CON) alanda hizmet
sunulabilecek TSI’lar aşağıda takdim edilmiştir:







TSI ENE
TSI PASLOC
TSI WAG
TSI SRT
TSI CocoSi
TSI NOI
TSI PRM
IRIS Sertifikasyonu
IRIS standardı ISO 9001:2008 ile bağlantılı
olarak, tasarım ve geliştirme, üretim, bakım
(filo bakım, tamir) ve uygulanabildiğinde, tesis
etme, demiryolu araçlarının müşteri hizmeti ve
sinyalizasyon ile ilintili ürünlerine yönelik iş
sistemi gereklerini tanımlar. Kiwa Meyer bu
alanda Correl Rail denetçileri ile denetim ve
sertifikasyon hizmetleri sunmaktadır.
Kiwa Meyer, EN 15085-2 sertifikasyon
hizmetini; İsviçre Kaynak Birliği SVS ile
vermektedir. SVS, 2 Haziran 2006 tarihinden
itibaren, Almanya-Bonn’da bulunan Alman
Federal Demiryolu Otoritesi (EisenbahnBundeseamt EBA) tarafından Almanya dışında
tanınmış tek kuruluş olarak (DIN 6700-2’nin
yerini alan), EN 15085-2 ile ilgili imalatçı
belgelendirmesi kapsamında yetkilendirilmiştir.
Demiryolu araçlarına ait kaynak alanında
belgelendirme kuruluşunuz olarak uluslararası
rekabette başarı elde etmenize katkı
sağlayacak avantajlı bir durumdur. Bu
kapsamda
aşağıdaki
faaliyetler
gerçekleştirilmektedir:

Denetime
raporlama

hazırlık,
denetim
ve
Sertifikanın yayınlanması ve
www.EN15085.net online
firmanın dahil edilmesi
kayıt
sistemine
Demiryolu Araçlarındaki Kaynaklar için Avrupa
Koordinasyon Komitesi (ECWRV) periyodik
yayınları, önemli standartlardaki değişiklikler,
SVS haberler v.b. yayınların aktarılması.