3D YAZICILAR

3D YAZICILAR (3D PRINTERS) 

Üç boyutlu yazıcılar katmanlı üretim teknolojisini kullanarak işinizin ya da ofisinizin büyüklüğü ne olursa olsun plastik malzemeden fonksiyonel ve dayanıklı modeller üretirler. Genel görünüm olarak fotokopi makinasına benzerler. Objeleri 3 boyutlu olarak yazdırdıkları için bunlara 3 boyutlu (3D) yazıcılar denilmektedir.

Objelerden mimari maketlere, icatlara ve hatta her türlü prototip ürün imalatına kadar her şeyi 3 boyutlu olarak üretebilmektedir. Bunların hepsi özel olarak dizayn edilmiş olan bir yazıcının dilinden anlayan bir yazılım sayesinde oluyor.

3D Printer, 3 boyutlu sanal bilgisayar datasını  katı, elinizle tutabileceğiniz gerçek nesnelere dönüştüren bir makinedir. Bu teknoloji geleneksel imalat yöntemleri ile gerçekleştirilmesi mümkün olmayan geometrilerdeki objeleri üretebilmektedir.

3D yazıcı teknolojisi aslında yeni bir teknoloji değil ilk uygulaması 1984'e dayanıyor ancak geçtiğimiz 20 yılda bu yöntem hızlı prototipleme alanının dışında çok fazla ilgi görmedi. 2006 da başlayan Reprap  projesi ile çok daha geniş kitlelere ulaştı. Bu proje sayesinde bir çok sıradan kullanıcı, hobi severler, kendin yap kültürüne sahip kişiler bir 3D yazıcıya sahip oldu. Hatta projenin başlangıcından 3 yıl sonra bir çok şirket açık kaynak 3D yazıcı üretmek ve satmak için Reprap projesinin getirdiklerinden faydalanarak teknolojiyi çok daha geniş bir kullanıcı kitlesine yaymayı başardı.

Bu sayede artık tasarımlarınızın üretilmesi için uzun süreli beklemeler ortadan kalkmıştır. Bu yazıcılar sayesinde   istediğiniz sayıda ürünü elde edebilirsiniz.

3D printer, sanal ortamda tasarladığınız ürünü, elle tutulabilen bir yapıya dönüştüren geleceğin teknolojisidir. Yani siz tasarımınızı görmek için eskisi gibi yazıcı çıktısı alırsınız ama tek bir farkla, artık elinizde iki boyutlu bir çizim çıktısı yerine elle tutulabilen GERÇEK BİR 3D MODEL vardır.

3D yazıcılar FDM (Fused Deposition Modeling) hızlı prototipleme yöntemini kullanarak, 3 boyutlu CAD verilerinden modeller üretir. 3D Printer, aynı ağ ortamındaki CAD kullanıcıları için ofis ortamında kolaylıkla kullanılabilen hızlı fakat düşük maliyetli bir masaüstü prototipleme sistemidir.

FDM (Fused Deposition Modeling) prototip ve model imalat teknolojilerinde yaygın olarak kullanılan bir teknolojidir.  1980 li yılların sonunda S. Scott Crump tarafından geliştirilmiş olup ticari olarak 1990' dan itibaren kullanılmaya başlanmıştır. 

3D Printer, filament halinde ABS (Akrilonitril Bütadien Stiren) kullanarak, modelleri katman katman örerek, tam ve doğru modeller üretir. 3D Printer bu sayede kullanıcılarına, tasarımlarını değerlendirebilme ve aynı zamanda modellerinin fonksiyonelliğini, formunu ve ölçülerinin uygunluğunu test edebilme şansını da sağlar.

3D Printer, tasarım sürecinde daha etkili fikirler geliştirilmesine olanak sağlayan yeni nesil bir tasarım aracıdır. Otomotiv, uçak, eğlence, elektronik, ilaç ve tüketim ürünleri sektörlerinde 3D Printer ve Hızlı Prototipleme Sistemleri konularında lider teknolojilerdir.

ABS, kalıp yolu ile üretilen ürünlerde çok yaygın olarak kullanılan hafif ve sert bir polimerdir. Borular, otomotiv parçaları, koruyucu kasklar ve oyuncaklar (örneğin, Lego) kullanım alanlarından birkaçıdır.

Üretim malzeme olarak  ABSplus plastik kullanılmaktadır. ABSplus diğer üretim yöntemlerinde kullanılan malzemelere göre daha sağlam ve dayanıklıdır.  ABSplus ile yapılan modeller test ortamında matkapla delme, zımparalama, kumlama krom kaplama, boyama gibi fiziksel koşullara dayanabilmektedir.

3 BOYUTLU YAZICILARIN ÇALIŞMA SİSTEMİ

 1- Modelleme Süreci

Üretilecek ürün 3 boyutlu tasarım programları (CAD) ya da 3 boyutlu tarama sistemleri ile bilgisayar datası oluşturulur. Oluşturulan model genellikle STL dosya formatına çevrilerek 3D baskı sürecine geçilir.

2-3D Baskı Süreci

3D baskı işleminde obje katmanlar halinde üst üste serilerek oluşturulur. Günümüz teknolojisinde bu katmanlar plastik ergitme, Laset Sinterleme, Sterolitografi gibi farklı yöntemler ile gerçekleştirilebilmektedir. Makinenin bu katmanlar sırasındaki takım yolunu takip etmesi için STL dosyası hazırlanmış model dilimleme yazılımı ile katmanlara ayrılır.

- Başlangıç için 3 boyutlu yazıcımıza 3 boyutlu dijital dosya  indirilir.

- 3 boyutlu dijital resim 1/5 mm kalınlığında sanal dilimlere ayrılır.

- Her sanal dilimin şekli tıpkı GSM teknolojisinde olduğu gibi matematik yardımıyla koordinatlara dönüştürülür.

- Dizayn yüklendikten ve analiz edildikten sonra  kopyalama işlemi başlar.

- Bir merdana aracılığıyla ince bir tabaka toz besleme amacıyla besleme kabından yazıcının yapım çemberine taşınır.

- Bu toz belli bir sertlik ve esneklik derecesine sahip olması gereken bazı kimyasalların bileşiminden oluşur.

- Toz kuruduğunda talk pudrasının yoğunluğuna sahip olur.

- Tozun ilk tabakası atıldıktan sonra yazıcı işe başlar.

- Renkli mürekkep kartuşlarına yerleştirilir.

- 3 boyutlu boyama yapabilmesi için bir yapıştırıcıya ya da tutkala ihtiyaç vardır.

- Her yeni tabakada bu yapıştırma işlemi devam eder.

- Yapım çemberi her yeni tabakanın eklenişinde alçalır ve daha çok mürekkep ve daha çok yapıştırıcıya hazır hale gelir.

- Bu durum bütün model tamamlanıncaya kadar devam eder.

- Objenin renklendirilmesinde 3 renk mürekkep kullanılır.

- Bu renklerin karışımıyla da diğer renkler elde edilir.

- 3 boyutlu obje tamamlandığında bir toz yığınının altında olur.

- Etrafını saran toz objeyi yapım aşamasında ayakta tutmaya yarar.

- Fazlalık malzemeler bir sonraki işte kullanılabiliyor, yani ziyan olan hiçbir şey yoktur.

- Tozlar temizlendikten sonra 3 D obje ortaya çıkar.

- Gerekiyorsa elle son rötuşlar (temizleme, parlatma vb.) yapılır.

- Suya batırılıp kurutularak son işlem de tamamlanmış olur.

NELER YAPILABİLİR ?

3D Printer teknolojiler ile bir çok farklı malzeme ve yöntem kombinasyonları kullanılarak oldukça geniş bir alana  hitap edebilmektedir. Metal tozları ve SLS yöntemi kullanarak uçak parçaları, kişiye özel implantlar üretilebilir. Öte yandan, FDM ve plastik malzemeler kullanılarak döküm modelleri prototipler, plastik oyuncaklar ve diğer bir çok plastik obje üretimi gerçekleştirilebilir.

Mimarlar ve mühendisler bu yazıcıları maketlerden makine prototiplerine, hareket eden parçalardan bireysel parça imalatlarına kadar  her türlü iş için kullanıyorlar.

Bunu kısaca şöyle özetleyebilir normal bir yazıcıyı ressam olarak kabul edersek 3 boyutlu yazıcıyı da heykeltıraş olarak kabul edebiliriz.

3D PRINTER TEKNOLOJİLERİ

3D Printerlar bir çok farklı teknolojileri kullanarak üretim yapabilmektedir. Günümüzde en popüler yöntem FDM (Fused Deposition Modelling) ya da birleştirmeli yığma teknolojisidir. Bu yöntemde ısı ile şekillendirilebilen termoplastik polimer malzemeler (PLA, ABS) kullanılmaktadır. Plastik malzemeler grubunda en yüksek malzeme mukavemetine bu teknoloji ile ulaşılmaktadır. FDM teknolojisinde sarkıt tipi havada asılı duran yapıların üretilmesi oldukça sıkıntılı olabilmektedir. Yapının açısı nedeni ile herhangi bir destek malzemesi kullanılmasına gerek olmasa da en alt katmanda malzemenin az olması nedeni ile üzerine yığılan diğer katmanları taşıyamaması ve çarpılması söz konusudur.

3D Printer teknolojilerinin tamamı katmanları üst üste yığma prensibi ile çalışır. Ancak katmanları nasıl oluşturdukları oldukça farklılaşabilmektedir. Katman yığma teknikleri günümüzde geçerli olan bir çok farklı teknolojiden faydalanabilmektedir. Örneğin lazerler, elektron ışın kaynakları, UV kürleme vb. Şimdi bu farklı katman yığma teknolojilerini detayları ile inceleyelim.

FDM den sonra en sık kullanılan ikinci yöntem SLS yani Selective Laser Sinterleme ya da tam Türkçesi ile Seçici Lazer Sinterlemedir. Sinterleme, genellikle toz metalurjisinde kullanılan ve toz metallerin ısı ve basınç altında katı cisimlere dönüştürülmesi ile ilgili bir teknolojidir. Lazer sinterleme tekniğinde yine adından da anlaşılabileceği gibi lazer kullanılmaktadır. Lazer ışını malzeme tozları üzerine, çok hızlı bir şekilde yansıtılarak katmanlar oluşturulur. Lazer ışını, lazer tarayıcı denen bir parça vasıtası ile insan gözünün algılamakta güçlük çekebileceği hızlarda, katmanları oluşturabilmektedir. Bu teknolojide kullanılan lazer gücüne bağlı olarak metal, plastik ve seramik olmak üzere neredeyse bir çok farklı malzeme ve malzeme kombinasyonu kullanılabilmektedir.

SLS (Selective Laser Sintering) teknolojisinde FDM (Fused Deposition Modelling) den farklı olarak parçalar ham madde olarak kullanılan toz içine gömülü olarak üretilmektedir. Bu nedenle bir çok modelde destek malzemesi kullanılma ihtiyacı ortadan kalkmaktadır. Ancak FDM ile karşılaştırıldığında oldukça yavaş bir yöntemdir. Bunu sebebi ise her katman için düzgün bir toz yüzeyi serilmesi gerektirmesidir. Tozun düzgün serilebilmesi için serici kafa oldukça yavaş hareket etmektedir. Bu durumda toplam üretim süresini arttırabilmektedir. SLS teknolojisi oldukça kompleks şekilleri kolaylıkla üretebilmesi nedeniyle endüstride tercih edilen metotlardan biridir.

SLS teknolojisi bu endüstride en çok kafa karıştıran yöntem desek, yanılmış olmayız. Bunu sebebi bir çok farklı şirketin bu yöntemi farklı isimlerle lanse etmesidir. SLM (Selective Laser Melting), DMLS(Direct Metal Laser Sintering) gibi.

   

Bu web sayfasındaki yazılı ve görsel bütün bilgilerin yayın hakları Hamit ARSLAN' a aittir. Hamit ARSLAN' ın yazılı izni olmaksızın kısmen veya tamamen alıntı yapılamaz, kopya edilemez, elektronik, mekanik, dijital, fotokopi ya da herhangi bir kayıt sistemiyle çoğaltılamaz ve yayınlanamaz.


Facebook Twitter Google+ LinkedIn Pinterest Addthis