GEA'nın CFD'si ile ürün tasarımında tahmin işi ortadan kalkıyor
27 Aug 2020
GEA, Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiğine (CFD) bakarak nasıl daha doğru bir maliyet sağlayabileceğini, tasarımda nasıl daha yüksek bir doğruluk elde edilebileceğini, prosese dair daha iyi bir iç görünün nasıl sağlanabileceğini ve gıda içerikleri, nişasta ve protein sprey kurutucusu müşterilerinin risklerin büyük oranda nasıl azaltacağını açıklar.
Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği gıda içerikleri, nişasta ve proteinlerin sprey kurutulması bağlamında ürünlerin kurutma esnasında nasıl davranacağını - henüz daha mühendislik aşamasına geçmeden belirlemede kullanılan kanıtlanmış, bilgisayarlı bir metottur.
CFD, endüstride oldukça eşsizdir. Hava-uzay ve otomotiv endüstrileri gibi bir çok sektör, CFD'yi ürün geliştirme proseslerinin ayrılmaz bir parçası olarak kullanmaktadır. Ancak söz konusu gıda içerikleri, nişasta ve proteinlerin sprey kurutması olduğunda, her şeyin merkezinde yer alan diğer değişkenler mevcuttur: müşteri ve ürün.
Stig Skalshøj Christensen, GEA'da bir satış mühendisidir. Her müşterinin ve her ürünün farklı olduğunu söylüyor. "Müşteriler farklı ham maddelerle çalışıyorlar ve genellikle farklı çıktılar arıyorlar. Bu müşterilere bizim teknolojimizi seçmeleri gerektiği güvenini aşılamak istiyorsak, onları, ürünlerini ve hedeflerini gerçekten anladığımızdan emin olmamız gerekiyor."
Kristian M. Ingvorsen, GEA'da CFD Başkanıdır. Prosesin müşterilere yönelik avantajlarını özetledi. "İlk olarak, bütün test işlemleri tesiste değil, bilgisayarda yapılıyor," diye açıklıyor. "Tesiste yapılması halinde testler çok zor ve maliyetli oluyor. Bilgisayar simülasyonları düşük maliyetli, sıfır riskli bir test ortamı sağlıyor. İkinci olarak modelleme, prosese dair derin bir iç görü sağlayarak, farklı girdi parametrelerindeki değişikliklerin prosesin tamamını nasıl etkilediğini detaylı bir şekilde anlamanıza imkan veriyor. Bu kesinlikle bir çok spekülasyonun bulunduğu geleneksel deneme yanılma yaklaşımından çok daha üstündür
Asya soya proteini tesisi
Stig Skalshøj Christensen, Asya'daki soya proteini tesisi örneğini veriyor. Şirket, hali hazırda büyük sprey kurutucuları kullanıyordu ancak kapasitesini arttırmak istiyordu. Bunun için tek ve daha büyük bir kurutucu kullanmayı tercih ediyordu, ancak bu uygulama için daha önce bu kadar büyük bir makine kullanılmamıştı. Bunun yapılıp yapılamayacağının, yapılabilirse onun etkin çalışmasını ve müşteri tarafından istenen nihai ürün kalitesini sağlamak için spesifik tasarım özelliklerinin ne olacağının belirlenmesi gerekiyordu.
"CFD ekibimiz, benzer bir ürünle çalışan büyük bir kurutucunun verilerini kullanarak bunları bilgisayar modeline girdi, daha sonra davranışı görmek için oda boyutunu ve kapasitesini arttırdı. Sadece kurutucunun yapımının mümkün olduğu kanıtlandıktan sonra müşteriye sunduk. Müşteri teklifimizi kabul etti ve proje hali hazırda gerçekleştiriliyor. Tek bir kurutucunun olması, müşteriye satın alma, kurulum ve yapım maliyetlerinde büyük bir maddi sermaye tasarrufu sağlayacaktır. Bu, CFD'nin avantajları olmadan çok zor olacaktı ve müşteri muhtemelen daha pahalı ve daha az verimli iki kurutucu sahibi olacaktı
Küçük tutmak
Hesaplamanın başka türlü gitmesi oldukça muhtemel. Müşteri, belirli bir boy kurutucu ihtiyacı olduğuna inanabilir, ancak CFD ile GEA mühendisleri, aynı sonucun daha küçük bir makine ile elde edilebileceğini net bir şekilde gösterebilir. "Bu da maddi tasarruf sağlayacak, üstelik sadece kurutucuda değil, aynı zamanda kurulumda, yapım işlerinde ve uzun vadeli işletim maliyetlerinde tasarruf edilecektir," diyor Stig. "Kurutucu ne kadar küçük olursa o kadar iyi, yeter ki işi yapabilsin."
Gerçek yetenek
Lars Voigt, GEA'da Mühendislik Verileri ve Araçları Yönetimi Başkanı. Sanal Test Tezgahı olarak adlandırdığı uygulamaya en doğru bilgileri girebilmek üzere müşteri ve uygulaması hakkındaki bilgileri birleştirecek çalışma arkadaşlarıyla bir ekip halinde çalışmak önemli diyor. GEA, süreci hızlandırmak ve Lars'ın kritik kararların verilmesine kullanılabilecek faydalı bilgileri sağlamasına yardımcı olmak için Sanal Test Tezgahından gelen raporları standartlaştırdı.
"Burada yetenek devreye giriyor," diyor. "Modelleme varsayımları yapmada ve model adaptasyonunda uzmanız, böylece hızlı, güvenilir kararlar verebiliyoruz. CFD sisteminden gelen verileri, bir ekipmanın belirli bir müşteriye göre nasıl özelleştirilebileceğini göstermek için kullanıyoruz. Bu, verilerin bilgiye dönüştürülmesi ile ilgili. Dahası, bunu hızlı yapmamız gerekiyor."
Vakit nakittir
Hızlı derken aslında Lars, çok hızlı demek istiyor. "Güvenilir işletim yolları kullandığımız ve deneyimli ekibimizin desteğine sahip olduğumuz için çoğunlukla iki hafta içinde sonuca varırken, rakiplerimizin iki yıl veya daha uzun sürebilecek bir araştırma projesi yapması gerekebiliyor." Sorun tespitinde hız da önemli. Bu, kurutucuda neden tortu biriktiği, ve daha da önemlisi, sorunu çözmek için ne gibi düzenlemeler yapılması gerektiği ile ilgili simülasyonlar gerçekleştirilmesini içerebilmektedir.
Ancak CF'nin daha başka, uzun-vadeli kullanımları da mevcuttur. Ürün araştırma ve geliştirme, GEA'da devamlı bir prosestir ve büyük kısmı, bir ürünün iyileştirilmesi veya yeni bir ürünün geliştirilmesine yönelik CFD analizine dayanmaktadır. Ancak Lars'a göre bu, acil bir zorluk ortaya çıktığında ikincil önem seviyesine düşmektedir. "Projelerimiz her zaman dahili veya harici müşteri zaman çizelgelerini izler."
Uygulama faydaları
O yüzden CFD, GEA'nın mühendislik uzmanlığıyla birleştiğinde güçlü bir araç olabilmektedir. Maliyetleri azaltmak; ürünlerdeki tasarım değişikliklerinin sonuçlarını hızlı bir şekilde değerlendirmek; tasarım prosesine dair erken aşamada bir iç görü sağlamak ve fiziksel test ihtiyacını ortadan kaldırmak; geliştiricilere sistem üzerinde herhangi bir noktada sensörler veya göstergelerle mümkün olmayacak görsel bilgi akışı sağlamak için kullanılabilir; tasarımcılara diferansiyel akış ve ısı transferi proseslerini test etmek için herhangi bir dizi koşulu modelleme imkanı sağlar; ve tasarımcılara parametreleri deneme ve hatta bazen sınırlarını zorlama fırsatı verir.
GEA faktörü
GEA, gıda içerikleri sektöründe 50 yılı aşkın bir proses mühendisliği deneyimine sahip olup, dünya çapında işletimde olan bir çok tesis ve şirketin proses teknolojisi uzmanlarının eşsiz bilgileri de bunun kanıtıdır.
Stig Skalshøj Christensen, CFD'nin bu uzun deneyim, geniş ürün ve proses bilgisi ile birleşiminin hem endüstride eşsiz, hem de müşterilere GEA çözümlerinin sağlamlığı hakkında güven vermeye yardımcı olduğuna inanıyor. "Tek başına yazılım yeterli değil," diyor. "Önemli olan her bir projenin arkasında yer alan ekip vizyonu, uzmanlığı ve deneyimi. Müşteriler, bizim sadece bilgisayarın söylediklerine güvenmediğimizi, teknolojiyi deneyimimizi pratik bir şekilde uygulamak için kullandığımızı bilmeleri gerekiyor. Özellikle söz konusu özel becerilerimizi gerektiren çok büyük kurutucular olduğunda GEA'nın bunu herkesten daha hızlı ve iyi yapabileceğine inanıyorum."
Her müşteri, sprey kurutucu tesislerinin kendi uygulamalarına özel tasarlandığını ve optimum seviyede çalıştığını bilmek ister. Eskiden bu, kaçınılmaz şekilde bir güvenli tarafta kalma faktörü anlamına geliyordu. Bugün CFD modellemesi sayesinde bu sınırları daha da ileri zorlamak, müşterilere rekabetçi pazarda ticari bir avantaj sağlamak ve yeni ürünleri güvenli, hızlı ve ucuz şekilde geliştirmelerini sağlamak mümkün.
