Geleneksel tasarım işlemindeki genel kurallar mekatronik sistemlerin tasarımında da geçerli olmakla birlikte mekatronik ürünlerin tasarımı daha zordur. Çünkü mekatronik sistemin cinsine göre; termodinamik, hidrolik ve pnömatik, mekanik, elektrik-elektronik, optik gibi teknolojilerin birkaçını birden içine almaktadır. Bu durumda sistem tasarımı bu teknolojilere bağlı olarak yapılacaktır.
Bundan açık olarak görülmektedir ki, mekatronik bir tasarımın gerçekleştirilmesi farklı uzmanların etkileşimli olarak birbiriyle koordineli çalışmasını gerektirmektedir. Ayrıca eş zamanlı mühendislik yaklaşımının esası olan tasarım tamamlanmadan imalatın yapılması da, imalat işlemini tasarıma dahil etmektedir. Bunun için hızlı prototipleme ve hızlı işleme tekniklerinden yararlanılmaktadır.
Bu yöntemde CAD ve CAM birlikte kullanılmakta olup, bilgisayarda üç boyutlu olarak çizilen modelin bilgisayar kodları aynı anda doğrudan hızlı prototipleme cihazına gönderilmekte ve burada hafif malzemelerden gerçek model (prototip) anında üretilebilmektedir. Prototipin analizi sonucu gerekli ise değişiklik yapılmaktadır. Şekil 12.1'de farklı gruplardan oluşan tasarım ekibinin mekatronik ürün tasarımında çalışma tarzı gösterilmiştir.
Son yıllarda, dünya genelinde kıyasıya bir rekabete şahit olmaktayız. Bu rekabete dayalı Pazar şartlarına üreticiler; fiyatları düşürerek, kaliteyi artırarak ve ürünler üzerinde sık sık değişiklikler yaparak ayak uydurmaya çalışmaktadırlar.
Bu da yeni yeni tasarımlar üzerinde çalışma zorunluluğunu beraberinde getirmektedir. Hatta değişen sosyal yaşam koşulları da yeni tasarımlar için önemli bir etkendir. Bu ortaya çıkan gereksinimleri geleneksel tasarım yöntemleri ve mevcut tasarımlar geliştirilerek karşılamak oldukça zordur.
Sürekli değişen Pazar gereksinimlerine en iyi çözüm modüler mekatronik sistemlerin tasarlanmasıdır.Mekatronik sistemlerde, mikroişlemci, mikrokontrolör gibi sayısal kontrol organlarının kullanımı sisteme oldukça fazla esneklik sağlamaktadır.
Bu sistemlerin fonksiyonu yazılımda değişiklikler yapılarak çok çabuk ve kolay bir şekilde değiştirilebilir. Böylece sürekli değişen piyasa taleplerine hızlı bir şekilde hemen hemen herhangi bir maliyet olmaksızın cevap verilebilmiş olur.
• İhtiyaçların Belirlenmesi; Tasarım işlemi, potansiyel müşterilerin ihtiyaçlarının belirlenmesiyle başlar.
• Problemin Analiz Edilmesi; İhtiyaçlara bağlı olarak problem analiz edilmeli. Problemin tam ve doğru olarak tanımlanması ileride doğabilecek zaman kayıplarını önleyecektir.
• Teknik karakteristiklerin ( Spesifikasyonların ) Hazırlanması; Bu karakteristikler, hem problemin çözümünü sınırlayan ve hem de tasarımın kalitesini belirlemede kullanılan kriterlerdir. Problemin ifade edilmesinde, arzu edilen bütün özelliklerle birlikte tasarımın bütün fonksiyonları belirtilmelidir. Bunlar; kütleler, boyutlar, hareket tipi, hassasiyet, güç gereksinimi, çalışma ortamı ve ilgili standartlar gibi özellikler olabilir.
• Muhtemel Çözümlerin Ortaya Konulması; Teorik çözüm safhası olan bu adımda, sistemin yaklaşık boyutları, şekli, malzemeleri ve maliyetler belirlenebilir. Alternatif çözümler hazırlanır. Bu çözümler birbiriyle karşılaştırılabilecek kadar ayrıntılı olmalıdır.
• Uygun Bir Çözümün Seçimi; Mevcut farklı çözümler değerlendirilir ve en uygun olan bir tanesini seçilir.
• Ayrıntılı Tasarım; Seçilmiş olan çözümler bu adımda daha ayrıntılı olarak ele alınır ve hatta en uygun tasarımın elde edilmesi için prototip üretilmesi gerekebilir.
• Yapım Resimlerinin Hazırlanması; Sistemin imalata hazır, montaj ve yapım resimleriyle devre şemaları hazırlanır. Böylece tasarım süreci tamamlanmış olur.
tasarım ve Mekatronik Tasarım
Faktörler Açıklama
Dağıtım Ürün dağıtım zamanı, maliyeti ve ortamı dikkate alınmalıdır.
Güvenlik Hasar durumu, malzeme ve toleranslar göz önüne alınmalıdır.
Bakım ve kullanım kolaylığı Ergonomik ve modüler tasarım yapılmalıdır
Güncelleştirilebilme Mevcut tasarımlar ilerideki muhtemel gelişmelere uyumlu hale getirilebilmelidir.
Artık malzeme Gerek işletme esnasındaki atıklar ve gerekse sistemin çalışma ömrü tamamlandığında ortaya çıkan hurda malzeme geri kazanılabilmeli veya çevreye zarar vermeksizin yok edilebilecek özellikte olmalıdır.
Tablo 12.1 Tasarlanan Ürünün Çalışma Periyoduyla İlgili Faktörler
Geleneksel (konvansiyonel) tasarım yaklaşımında tablo 12.1'de ifade edilen faktörler tasarım ve hatta imalat sonrasında incelemeye alınır. Oysa mekatronik tasarım yaklaşımında bu faktörler tasarım aşamasında dikkate alınır ve tasarım buna göre gerçekleştirilir.