TERSİNE MÜHENDİSLİĞE KUŞ BAKIŞI

"Tersine Mühendislik" terimi kolaylıkla anlaşılan anlamlara sahip değildir ve çoğu kez karıştırılır. Örneğin, donanım tersine mühendisliği, bilgisayar parçalarının de-montaj yapılarak nasıl çalıştığını öğrenilmesi ve aynılarının yapılması amacıyla kullanılmaktadır. Yazılım tersine mühendisliği ise, bir programın kodlarını çözmek ve programın bazı kısımlarını kopyalamak, programın lisans kodlarını kırmak gibi yasal olmayan amaçlarla da kullanılmaktadır. Bu işlemler pek çok ülkede olduğu gibi, ülkemizde de yasal değildir ve "fikir ve sanat eserlerinin korunması" ile ilgili kanunlar uygulamadaki sorunlarıyla birlikte yürürlüktedir.

"Tersine Mühendislik" bir makineyi veya nesneyi, kopyalamak veya geliştirmek amacıyla veya çalışma prensibini belirlemek amacıyla parçalara ayırmak olarak da tarif edilmektedir. Bu tarif, özde yanlış olmamakla birlikte eksiktir. Örneğin otomobil endüstrisindeki bir firmanın, rakip firmanın otomobilini alıp bunu parçalara ayırması, daha sonra her bir parçayı inceleyip test ederek, kendi otomobilini geliştirmek için bu parçalardan faydalanması tersine mühendisliktir ve yasal olabilir. Ancak, parçaların aynı prensip ve yöntemler kullanılarak taklit edilmesi etik olmadığı gibi, eğer rakip firma tarafından patent ile korunmuş ise hırsızlıkla eş değerdir. Bu nedenle, NEDEN-SONUÇ ilişkisinin çok iyi kurulması gereklidir.

Vaktiyle ülkemizde takım tezgahları üreten bir fabrika, Uzakdoğu'dan getirdiği bir bilgisayar kontrollü (CNC) torna tezgahını en küçük parçasına kadar sökmüş ve taklit etmeye çalışmıştı. Ancak sonuç hüsran oldu. Taklit etmeye çalıştıkları tezgahı geliştirmek şöyle dursun, taklit bile edememişler ve iflasın eşiğine doğru sürüklenmişlerdi. Bu sonuç, bu yaklaşımın tek başına yeterli olmadığını, modern teknoloji ve bütünleşik imalat felsefesi olmadan başarıya ulaşılamayacağının bir örneği olarak tarih sayfalarındaki yerini almıştır. Siz bir makinenin, tenekelerinin ve dişlilerinin aynısını yapabilirsiniz, ama Murat 124 şasine Mercedes motoru koyamazsınız. Oysa, CNC tezgahların mekanik aksamın dışında bir de kontrol üniteleri vardır. Bedenlerin yanında bir de ruhlar vardır. O ruhu veremezseniz, beden hareketsiz bir kütleden ibaret kalır.

Bizim asıl üzerinde durduğumuz "Tersine Mühendislik", var olan bir nesnenin tasarım bilgilerinin bulunmadığı durumlarda, nesneyi yeniden üretebilmek veya geliştirebilmek amacıyla, ürünün üç boyutlu uzayda sayısal tasarım bilgilerinin elde edilmesidir. Bu yönüyle, TERSİNE MÜHENDİSLİK uygulamalarının en önemli elemanları şunlardır,

• Sayısallaştırıcı/ tarayıcılar
• Otoinşa (Hızlı prototipleme) makineleri
• Tesine mühendislik yazılımları

SAYISALLAŞTIRMA VE TERSİNE MÜHENDİSLİK

Nesnelerin üç boyutlu ölçümleri kalite kontrol uygulamaları için vazgeçilmez bir unsurdur. Parça üzerindeki unsurların paralelliği, dikliği ve boyutsal toleranslarının doğruluğunun kontrol edilmesi bu uygulamalar içerisinde yer alır. Bununla birlikte, bu uygulamalar genellikle geleneksel üretim sürecinin bir parçası olarak ortaya çıkar. TERSİNE MÜHENDİSLİK ise bunun bir adım ötesidir. Aynı cihazlar üzerinde, sadece ÖLÇÜM değil, tarama ve sayısallaştırma da yapılabilir. Tersine Mühendislik'te ölçüm ve sayısallaştırma/tarama uygulamaları içerisine kullanılan cihazları (koordinat ölçme makineleri, sayısallaştırıcı/tarayıcılar vb.) iki ana grupta toplamak mümkündür;

• Temas ederek (Problu) ölçüm ve sayısallaştırma/tarama yapan cihazlar
• Temas etmeden ölçüm ve sayısallaştırma/tarama yapan cihazlar
  • Lazerli
  • Kameralı (Topometrik Görüş) sistemleri

Problu ölçüm cihazlarında, ölçüm kolunun üzerinde elmas sertliğinde bir küre mevcuttur. Bu küre parçanın yüzeyinde, koordinatları belirlenmesi istenen noktaya değdiği anda, kolun üzerindeki koordinat belirleyici sistemi ile, parçanın o noktadaki konumu, iş parçasının geometrik ve boyutsal verileri üç boyutlu uzayda (x, y, z) elde edilmekte ve cihazın üzerinde bulunan bilgisayara aktarılır. Problu sistemin dezavantajı, ölçüm alınabilmesi için probun yüzeye değme zorunluluğunun olmasıdır. Bu zorunluluk parçanın karmaşık şekilli olması durumunda, istenen değerlerin alınamaması sonucunu doğurabilir.

Lazerli sistemlerde, ölçüm/sayısallaştırma/tarama bir lazer hüzmesi kullanılarak gerçekleştirilir. Parçanın ölçüm yapılmak istenen bölgelerine yollanan lazer ışını, kaynaktan gidiş ve dönüş zamanının, ışının hızıyla çarpılması sonucu otomatik olarak hesaplanır. Koordinatlar yine kolun üzerindeki bir adım koordinat belirleyici sayesinde alınır. Lazerin doğrusal hareket ettiği dikkate alındığında düz-yüzey tabir edilen yumuşak yüzeyli (Arabaların kaportaları vb.) yüzeyler için oldukça idealdir. Ancak, karmaşık parçalar için, önerilen bir sistem değildir. Bunun nedeni ise lazer ışınının geri dönmesini söz konusu olamayacağı karmaşık şekilli ve içsel (delik içerinde) unsurları bulunan nesnelerin katı modelinin oluşturulması ya da ölçümlerinin yapılmasında neden olduğu zorluktur. Bu sistemde veri toplanması, ilerleyen bir lazer ışınının, kusursuz üçgen tekniği olarak adlandırılan bir yöntem ile geri dönmesi sayesinde sağlanabilir.

Topometrik (Kameralı) ölçüm/sayısallaştırma/tarama sistemlerinde, bir üç-ayağın üzerine sabitlenmiş olan ölçüm/sayısallaştırma/tarama kafası, hedef parçanın yaklaşık 70-100 cm kadar ön tarafında tutulur. Ölçüm/sayısallaştırma/tarama sırasında parçanın yüzeyine kenar oluşumlarının izdüşümlerinin yansıması sağlanır ve bu izdüşümler, ölçüm kafası içerisine sabitlenmiş olan bir kamera tarafından kaydedilir. Dijital görüntü işlemcisinin yardımıyla üç boyutlu koordinatlar yüksek bir hassasiyetle hesaplanır. Nesnenin tamamının sayısallaştırılması/taranması, birçok ayrı ölçümlerin bir araya getirilmesi ile oluşur ve bazen birden fazla görüş açısı veya bir başka deyişle kamera kullanılması gerekebilir. Günümüzde, computer-vision yazılım ve donanım teknolojisinin gelişimi zor (free form veya sculptred surfaces) yüzey ve unsurlara sahip nesnelerin modellerinin oluşturulmasını mümkün kılmaktadır.

İş parçasına temas etmeden çalışan algılayıcılarla ölçüm/sayısallaştırma/tarama işlemi uzaktan çok kısa bir sürede tamamlanabildiği halde, mekanik problar gibi iş parçasına temas eden algılayıcılar kullanıldığında işleme çevrimi durdurulup pozisyonlama yapılması gerektiğinden, ihmal edilemeyecek bir zaman kaybına neden olunmaktadır. Fiyat bakımından incelendiğinde, iş parçasına temas etmeyen algılayıcıların diğerlerine göre oldukça ucuz olduğu görülecektir.

Temaslı/temassız sistemlerin hepsi de temelde aynı prensiple çalışırlar. Hedef bir NOKTA BULUTU elde etmektir. Daha sonra bu nokta bulutu uygun yazılımlar ile birlikte anlamlandırılır, uygun yüzeyler türetilir ve Bilgisayar Destekli Tasarım ve İmalat (BDT/BDÜ) süreçlerinde kullanılabilecek uygun bir formata dönüştürülür. Böylelikle nesnenin model verileri bilgisayar üzerine aktarılmış olur. Elde edilen yüzey veya katı model üzerinde istenilen değişiklik veya geliştirmeler yapılabilir. Model son halini aldıktan sonra, modelin üretimi için gerekli takım yolları ve CNC parça programı elde edilebilir. Ancak, bu son işlemden önce bilgisayar üzerindeki modellerin OTOİNŞA (HIZLI PROTOTİPLEME) makineleri ile ön-gerçek modellerinin oluşturulması önerilir.

TERSİNE MÜHENDİSLİK İÇİN KULLANILAN YAZILIMLAR

Tersine Mühendislik, aslında ülkemizde yıllardır uygulanan bir yöntemdir. Ancak bugüne kadar körü-körüne ve tamamen insan gücü ve beyninin bazı kabiliyetlerine dayanarak yapılan uygulamalarda, uygun tesine mühendislik yazılımlarının kullanılması da zorunlu hale gelmeye başlamıştır. Piyasada bazı güçlü-ticari tesine mühendislik yazılımları bulmak mümkündür. CappsNT, Geomagic Studio, RapidForm, CopyCAD, Imageware ve CATIA bunlardan bazıları olup, Tesine Mühendislik ve kitlesel özel üretim konusunda Dünya'nın en çok tavsiye edilen yazılım paketleri arasındadır. Bu yazılımlar ile fiziksel bir nesnenin üç boyutlu tarama verisi işlenerek üretim için gerekli yüksek hassasiyet ve kalitede BDT modeli elde edilebilir. Yazılımlar, ayrıca daha ileri düzeyde çözümler elde etmek için sayısallaştırma sistemleri ile birlikte kullanılabilir.

Üç boyutlu tarama ve algılama cihazları ile elde edilen NOKTA BULUTLARI, bu yazılımlar ile birlikte anlamlandırılır; taranmış nokta verilerden aralıksız üçgen hücrelerden oluşan modeller elde edilir (triangulation/polygonisation) ve daha sonra uygun yüzeyler giydirilir. Doğrulama aşamasından sonra, BDT/BDÜ süreçlerinde kullanılabilecek uygun bir formatta kaydedilir.

HIZLI PROTOTİPLEME TEKNOLOJİSİNDE SON DURUM

Üç boyutlu yazıcı/model makineleri günümüzde HIZLI PROTOTİPLEME (Rapid Prototyping) makinesi olarak da adlandırılmaktadır. Hızlı prototipleme makineleri TERSİNE MÜHENDİSLİĞİN olmazsa olmazlarından sayılabilir. Bu makineler üzerinde üç boyutlu nesneler elde edilmekte olup, bunlar yeni ürün geliştirme (YÜG) süreçlerinde kullanılmaktadır. Ancak, normal yazıcılardan farklı olarak, Dünyada bu cihazları üreten belli başlı birkaç firma bulunmaktadır; 3D Systems, Stratasys, Z Corp. vb. gibi.

Bu firmaların ürettiği makinelerin en iyisi şudur ya da en kötüsü budur demek mümkün değildir. Her bir makinenin (teknolojinin) kendine has avantajları ya da dezavantajları bulunabilir. Fiyat-performans ilişkisi, bütçe olanakları ve makinenin kullanım amacı göz önünde bulundurularak optimum bir seçim yapılması gerekir. Yukarıda adı geçen firmaların her biri farklı teknolojileri kullanan Üç Boyutlu Yazıcı/Model makineleri üretmektedir.

Örneğin, Stratasys firması, FDM (Fused Deposition Modelling) metodu ile üretim yapan ve ABS malzemelerden modeller üretebilen makineleri üretmektedir. Bu makinenin sarf malzeme fiyatları diğer makinelerinki ile karşılaştırıldığında daha pahalıdır. Bu da model fiyatlarına yansımaktadır. Ancak, hassas modeller bu makine ile rahatlıkla üretebilmektedir, ancak model üretebilmek için zaman gereksinimi hayli fazladır. Destek malzemelerinin çıkarılması zaman almakta ve çevreye zararlı kimyasal kullanımı gerektirmektedir. Z Corp. firması ise, püskürtme (jet) teknolojisi ile üretim yapabilen, normal hassasiyetteki modelleri, kısa bir sürede ve destek malzemesi kullanmadan yapabilen 3 Boyutlu Yazıcı/Model makineleri üretmektedir.

Bu makineler, plaster, elastik malzeme, hassas döküm malzemesi, nişasta bazlı malzemeler, seramik, ABS vb gibi çok çeşitli malzemelerden modeller oluşturabilmektedir. Kullandığı hammaddelerin içersisinde mm3 fiyatı çok uygun olan malzemeler de mevcuttur. Bu yüzden, özellikle öğrencilerin, bilgisayarda çizdikleri modelleri görsel olarak üretmeleri söz konusu olduğunda, bu büyük bir maliyet avantajı sağlamaktadır. Eğitimde kullanımının yanı sıra, sanayi'de de başarılı uygulamaları mevcuttur. Hızlı prototipleme teknolojisine yatırım yapmak isteyen işletmeler, kendi gereksinimlerini göz önünde bulundurarak bir seçim yapmak zorundadır.