Son 12 yılını tarım traktörlerinden yarı römorklara kadar her şey için ağır hizmet ve hafif hizmet tipi göbek bileşenlerini tasarlamak, üretmek ve tedarik etmekle geçiren bir hazne aksı tedarikçisi olarak bana pek çok beklenmedik soru soruluyor. Ancak hiçbiri geçen ay Iowa'daki küçük bir filo yöneticisinden aldığım gibi beni etkilemedi: "Poyra aksları çevre için kötü mü?" İlk başta beni hazırlıksız yakaladı; yıllardır çalışmalarım, araçların güvenli, verimli ve uygun maliyetli bir şekilde hareket etmesini sağlayan ve çevresel performansı dayanıklılıktan sonra ikinci sırada tutan parçalar üretmeye odaklandı. Ancak bu konuşmanın ardından araştırmayı derinlemesine inceledim, kendi üretim verilerimizi taradım ve hatta metal döküm ortağımızın çevre ekibine dahil oldum ve artık size söyleyebilirim ki cevap basit bir evet ya da hayır değil. Bu, ödünleşimler, kasıtlı tasarım ve göbek aksı gibi küçük, gözden kaçan bir bileşenin bile, iyi ya da kötü, nasıl çok büyük çevresel etkilere sahip olabileceğiyle ilgili bir hikaye.
Temel çizgiyle başlayalım: Aslında göbek aksı nedir ve çevresel ayak izi neden önemlidir? Kamyon taşımacılığı veya inşaat alanında olmayanlar için göbek aksı, aracın tekerleklerini şasisine bağlayan, yük dağıtımını, torku ve direksiyonu idare eden merkezi tertibattır. Birkaç önemli parçadan oluşur: aks milinin kendisi, göbek (tekerlek yatağını tutan ve tekerleğe bağlanan parça) ve bağlantı elemanları veya adaptörler gibi ilgili bileşenler. Şirketimiz için bu, kaba döküm römork tekerlek göbeklerinden hassas işlenmiş tahrik millerine ve bunları bir arada tutan flanşlara ve pimlere kadar her şeyi üretmek anlamına gelir. Yıllar geçtikçe, çoğunlukla çelik, hafif hizmet uygulamaları için biraz alüminyum ve hatta özel parçalar için az miktarda kompozit olmak üzere çeşitli malzeme karışımları kullandık, ancak bugün tedarik ettiğimiz göbek akslarının ve bileşenlerinin %85'ini oluşturan çelik hâlâ en önemli malzemedir. Bu malzeme seçimi hem çevresel zorlukların hem de çözümlerin merkezinde yer alıyor.
İlk olarak, ham madde çıkarma ve üretimden başlayarak hazne milinin yaşam döngüsüne yansıyan çevresel etkilerden bahsedelim. İklim haberlerini takip eden herkesin bildiği gibi çelik üretimi, gezegendeki en karbon yoğunluklu endüstriyel süreçlerden biridir. Uluslararası Enerji Ajansı'na (IEA) göre küresel olarak çelik üretimi, toplam sera gazı emisyonlarının yaklaşık %7'sini oluşturuyor ve poyra aksları da bir istisna değil. Bir aksta işlemek veya bir treyler tekerlek göbeğine dökmek için ham çelik kütük tedarik ettiğimizde, bu süreç demir cevheri madenciliğiyle başlar; bu cevherin çıkarılması için enerji (ve çoğunlukla ormanların yok edilmesi veya yaşam alanlarının bozulması) gerekir ve ardından cevherin koklaşabilir taş kömürüyle çalışan yüksek fırınlarda eritilmesi gerekir. Kendi verilerimiz, ürettiğimiz her bir ton çelik göbek bileşeni için, eritme ve birincil işleme aşamasında (işleme, döküm ve bitirme işlemlerinin ürün tonu başına 0,3 ton CO₂ daha eklediği atölyemize bile gelmeden önce) yaklaşık 2,2 ton CO₂ yayıldığını gösteriyor.
Ancak yaşam döngüsünün dikkate alınması gereken tek kısmı üretim değildir. Hazne aksları ağırdır; standart bir yarı römork göbek aksı bile 150 ila 200 pound arasındadır ve ağır hizmet tipi inşaat ekipmanları için bu ağırlıklar 500 pound veya daha fazlasına ulaşabilir. Bu ağırlık aracın verimliliğine katkıda bulunur. Amerikan Kamyon Taşımacılığı Birliği'ne (ATA) göre, yarı römorktaki her ekstra pound, yakıt verimliliğini 100 pound başına yaklaşık %0,05 oranında azaltıyor. Bunu, her biri yılda 120.000 mil yol yapan 100 treylerlik bir filoyla çarptığınızda, bu her yıl binlerce galon ekstra dizel yakılması demektir; bu da doğrudan daha fazla egzoz borusu emisyonuna, nitrojen oksit kirliliğine ve partikül maddeye dönüşür. ABD'deki tüm taşımacılık emisyonlarının %24'ünü oluşturan karayolu taşımacılığı için bu anlamlı bir etkidir.
Sonra yaşamın sonu aşaması var. Hazne aksları onlarca yıl dayanacak şekilde tasarlanmıştır, ancak hizmet ömürlerinin sonuna ulaştıklarında ne olur? Çelik göbek bileşenleri %100 geri dönüştürülebilir, değil mi? Teorik olarak evet ama pratikte durum her zaman böyle değil. Daha eski göbek aksları, özellikle 1990'lardan önce yapılmış olanlar, genellikle korozyonu önlemek için kadmiyum veya çinko kaplamaya sahiptir ve bu kaplamalı parçaların standart çelik hurdayla karıştırılması, tüm geri dönüştürülmüş çelik partilerinin kirlenmesine neden olabilir. Bunu ilk elden gördük: Birkaç yıl önce birlikte çalıştığımız bir hurda deposu, 200 adet eski treyler göbeği şaftını, artık ağır metal kaplamaya sahip oldukları için reddetti ve bu durum, tersaneyi bunları geri dönüştürmek yerine tehlikeli atık olarak işlemeye zorladı. Bu, depolama sahası yükünü artırıyor ve yeraltı suyu için toksik sızıntı riski yaratıyor.
Ancak olay şu: Göbek akslarının çevresel hikayesi tamamen olumsuz değil. Son 8 yılda şirketimiz, ürün grubumuzda ve üretim süreçlerimizde kasti, veriye dayalı değişiklikler yaparak hazne aksı bileşenlerimizin karbon ayak izini %32 oranında azalttı ve bu, sektör için alışılmadık bir durum değil. Malzeme ve tasarım seçimleriyle başlayan bu iyileştirmeleri ayrıntılı olarak inceleyelim. Bunlardan en büyüğü, ağır, tek parça çelik göbeklerden, yüksek mukavemetli düşük alaşımlı (HSLA) çelik kullanan modüler, daha hafif tasarımlara geçiştir. HSLA, standart karbon çeliğinden %20 daha güçlü olduğundan, dayanıklılıktan ödün vermeden daha ince, daha hafif göbek milleri üretebiliyor ve birim başına %15 daha az malzeme kullanabiliyoruz. Bu daha hafif ağırlık, aracın yakıt verimliliğini doğrudan artırıyor: Ar-Ge ekibimiz, standart çelik treyler göbeklerinden HSLA göbeklerimize geçiş yapan bir filonun 1.600 mil başına 1,2 galon dizel tasarrufu sağladığını hesapladı; bu da uzun mesafeli rotalar için yılda treyler başına 140 galonun üzerinde bir değere tekabül ediyor. Ayrıca fazla malzemeyi azaltmak için bileşen tasarımımızı da optimize ettik: masif çelik çubuktan tüm şaftı işlemek yerine, artık neredeyse net şekillerle dökülebilen veya dövülebilen parçalar tasarlıyoruz ve üretim sürecimizde malzeme israfını %28 oranında azaltıyoruz. Bu sadece atık sahalarına giden hurdaları azaltmakla kalmıyor, aynı zamanda makine parçaları için gereken enerjiyi de azaltıyor.
Bir diğer önemli gelişme ise enerji üretiminde yaşanıyor. Bu sektöre başladığımda çoğu metal işleme atölyesi %50'si fosil yakıt olan şebeke gücüyle çalışıyordu, ancak artık bizim için durum böyle değil. 2018 yılında ana üretim tesisimize 1,2 MW'lık bir güneş enerjisi dizisi kurduk ve şu anda elektriğimizin %82'sini yerel hizmet kuruluşumuz aracılığıyla yerinde güneş ve rüzgar enerjisi satın alımlarından sağlıyoruz. Ayrıca işleme ekipmanımızı, 7/24 tam kapasitede çalışmak yerine güç kullanımını göreve göre ayarlayan, parça başına enerji kullanımını %19 oranında azaltan değişken frekanslı sürücülerle çalışacak şekilde yükselttik. Son işlem sürecimiz bile değişti: 2017'de kadmiyum kaplamayı aşamalı olarak kaldırdık, %90 daha az toksik ve %20 daha dayanıklı olan, göbeklerimizin hizmet ömrünü %30 uzatan ve kullanım ömrü sonunda tehlikeli atık riskini azaltan üç değerlikli krom kaplamaya geçtik. Ayrıca kaplama ve işleme süreçlerimizde kullanılan suyun %95'ini geri dönüştüren, su kullanımımızı yıllık 1,2 milyon galon azaltan kapalı devre bir atık su sistemine de yatırım yaptık.
Ancak poyra aksları için belki de en etkili çevresel kazanım, 2020'den bu yana öncelik verdiğimiz bir şey olan döngüsel ekonomiden geliyor. Şirketimiz artık eski poyra aksı bileşenleri için bir geri alma programı yürütüyor ve kullanılmış poyraları ve şaftları çöp sahalarına atmak yerine toplamak için hurda depoları ve filo yöneticileriyle birlikte çalışıyor. Toplandıktan sonra, kalan kaplamayı veya kirletici maddeleri temizlemek için bunları işliyoruz ve ardından eritilmek ve yeni parçalar için hammadde olarak kullanılmak üzere çelik tedarikçimize geri gönderiyoruz. Geçen yıl, bu program aracılığıyla 1.200 tonun üzerinde göbek bileşenini geri dönüştürdük; bu miktar, 8.000'den fazla yeni römork tekerlek göbeği yapmaya yetecek kadardı. Geri dönüştürülmüş hurdadan elde ettiğimiz çeliğin karbon ayak izi, işlenmemiş cevherden üretilen çeliğe göre %75 daha düşüktür, bu da yeni parçalarımızın emisyonlarını önemli ölçüde azaltır. Ayrıca, kullandığımız tüm geri dönüştürülmüş çeliğin işlenmemiş çelikle aynı güç ve dayanıklılık standartlarını karşıladığından emin olmak için üçüncü taraf bir metal test laboratuvarıyla da çalışıyoruz, böylece müşterilerimizin asla sürdürülebilirlik için performanstan ödün vermesi gerekmiyor.
Elbette hala boşluklar var. Binek araçlarda ve küçük SUV'larda kullanılan hafif hizmet göbek aksları için çevresel ödünleşimler biraz farklıdır. Bu parçalar genellikle çelikten daha hafif olan ve yakıt verimliliğini artıran alüminyumdan yapılır, ancak alüminyum üretimi çelikten bile daha fazla karbon yoğunluğuna sahiptir; işlenmemiş boksit kullanıldığında ton başına yaklaşık iki kat daha fazla CO₂. Bu nedenle hafif hizmet uygulamalarında, göbek bileşenlerimizin %65'i için geri dönüştürülmüş alüminyum kullanmaya başladık; bu, işlenmemiş alüminyuma kıyasla bu parçaların karbon ayak izini %80 oranında azaltıyor. Ayrıca, ağır EV akülerinden daha yüksek tork ve ağırlıkla başa çıkması gereken elektrikli araç (EV) göbek aksları için hibrit tasarımlar üzerinde de denemeler yapıyoruz. Ekibimiz, dayanıklılık için çelik parçalı hafif bir alüminyum göbek kullanan ve EV aralığını en üst düzeye çıkarmak için düşük ağırlık ihtiyacını ağır yüklerle başa çıkma gücüyle dengeleyen bir tasarım üzerinde çalışıyor. İlk testler, bu tasarımın EV menzilini araç başına %2,5'e kadar artırabileceğini gösteriyor; bu, EV filosu büyüdükçe küçük ama anlamlı bir kazanç.
Peki ya gelecek? Hub akslar ve tüm taşımacılık sektörü için en büyük çevresel zorluk, sıfır emisyonlu araçlara ve döngüsel üretime geçiştir. Şu anda, en verimli göbek milinin bile hala birincil çelik üretimine bağlı bir ayak izi var, ancak izabede kömür yerine hidrojen kullanılarak yapılan yeşil çelikteki ilerlemeler bunu değiştirebilir. Çelik tedarikçimiz, ABD'deki bir pilot tesiste yeşil çelik üretimini test eden bir konsorsiyumun parçası ve 2028 yılına kadar çelik kaynaklarımızın %40'ını yeşil çeliğe geçirmeyi planlıyoruz, bu da göbek mili emisyonlarımızı %40 oranında daha azaltacaktır. Ayrıca, flanş parçaları ve işlenmiş pimler inşaat makinesi parçaları gibi küçük göbek bileşenleri için, katı çubuk stoğundan geleneksel işlemeye kıyasla malzeme israfını %90'a kadar azaltabilen katmanlı üretime (3D baskı) yatırım yapıyoruz. 3D baskılı pimlerin ilk testleri, bunların işlenmiş parçalarla aynı yük ve dayanıklılık standartlarını karşıladığını gösterdi; dolayısıyla bu, bir zamanlar büyük bir hurda kaynağı olan küçük, yüksek hassasiyetli bileşenler için oyunun kurallarını değiştirebilir.
Odaklandığımız bir diğer alan ise daha iyi tasarım ve bakım yoluyla göbek akslarının hizmet ömrünü uzatmak. 7 yerine 10 yıl dayanan bir hazne mili, üretilen toplam parça sayısını azaltarak ham madde çıkarımını ve üretim emisyonlarını azaltır. Bu nedenle tüm poyra akslarımız için 5 yıllık bir garanti sunuyoruz ve sürtünmeyi azaltmak için tekerlek yataklarının kontrol edilmesi gibi düzenli denetim ve bakım yönergeleri sağlamak için filo yöneticileriyle birlikte çalışıyoruz; bu, yalnızca yakıt verimliliğini artırmakla kalmıyor, aynı zamanda parça değişimine yol açan erken aşınmayı da önlüyor. Bakım yönergelerimizi takip eden filoların poyra aksı değiştirme oranını %22 oranında azalttığını, bunun da zaman içinde daha az atık ve daha düşük genel emisyon anlamına geldiğini tespit ettik.
Günün sonunda göbek akslarının çevresel etkileri kaçınılmaz değildir. Bunlar yaptığımız seçimlerin sonucudur: Hangi malzemeleri kullanıyoruz, bunları nasıl üretiyoruz, parçaları uzun süre dayanacak şekilde nasıl tasarlıyoruz ve kullanım ömürlerinin sonunda bunları nasıl ele alıyoruz. Bir tedarikçi olarak işim sadece parça satmak değil; müşterilerin güvenlikten, güvenilirlikten veya maliyetten ödün vermeden çevresel ayak izlerini azaltan seçimler yapmalarına yardımcı olmaktır.
Performansı, dayanıklılığı ve sürdürülebilirliği dengeleyen göbek aksları tedarik etmek isteyen bir filo yöneticisi, ekipman üreticisi veya bir taşımacılık işinin parçasıysanız, konuşma şansını memnuniyetle karşılarız. Mevcut ürün grubumuz, geri alma programımız ve özel tasarımlarımızın filonuzun yakıt tasarrufu yapmasına ve atığı azaltmasına nasıl yardımcı olabileceği konusunda size yol gösterebiliriz. İster standart römork tekerlek poyraları döküm poyra, ister hassas işlenmiş tahrik milleri, ister uygulamanıza özel olarak uyarlanmış özel flanş parçaları arıyor olun, ihtiyaçlarınıza uygun bir çözüm bulmak için sizinle birlikte çalışabiliriz.
Referanslar
- Uluslararası Enerji Ajansı (IEA). (2023). Çelik ve CO2 Emisyonları: Karbonsuzlaştırma için Küresel Durum ve Yol Haritası. IEA Yayınları, Paris.
- Amerikan Kamyon Taşımacılığı Birliği (ATA). (2022). Ağır Hizmet Ticari Araçlar için Yakıt Verimliliğinde İyileştirmeler. ATA Araştırma Vakfı, İskenderiye, VA.
- ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA). (2021). Metal Kaplama ve Kaplama Sektörü: Kirliliği Önleme Fırsatları. EPA Su Ofisi, Washington, DC
- Dünya Çelik Birliği. (2023). Çelik Ürünlerin Geri Dönüşüm Oranları: Küresel Eğilimler ve Fırsatlar. Dünya Çelik Birliği, Brüksel.
- Uluslararası Alüminyum Enstitüsü (IAI). (2022). Birincil ve Geri Dönüştürülmüş Alüminyumun Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi. IAI Yayınları, Londra.
