3D Yazıcılarla Üretim

Günümüzde hem prototipleme hem de üretim amacı ile kullanılan 3d Printer‘lar, mimari, inşaat, endüstriyel tasarım,otomotiv, havacılık, uzay, savunma, mühendislik, dişçilik, medikal, biyoteknoloji (yapay doku), moda, ayakkabı, mücevher, aksesuar, eğitim, gıda ve daha bir çok alana girmiş durumda. Bu kadar çok farklı konuda etkili olması nedeni ile 3. Endüstriyel Devrim’e neden olacak olan teknoloji olarak da görülüyor. Sizlere bu yazıda 3d yazıcı teknolojileri, 3d printer teknolojileri hakkında bilgi vereceğiz.

3D Printer Teknolojisi – 3D Yazıcı Teknolojisi:
3D Printer teknolojilerinin başlangıç noktası bilgisayarda tasarlanmış bir katı modeldir. Bu modelleme işlemine genellikle bilgisayar destekli tasarım yada yabancı literatürdeki adı ile CAD denir. Günümüzde CAD programları oldukça erişilebilir hatta ücretsiz bir çok 3d modelleme programı mevcut. Örnek olarak; Sketchup, Autodesk, 123d, TinkerCAD verilebilir. 3 Boyutlu baskının ikinci aşaması ise dilimlemedir. CAD yazılımı ile tasarlanan ya da 3 boyutlu olarak taranan model, genelikle STL, OBJ, AMF formatına dönüştürülerek dilimleme işlemine hazırlanır. STL formatı poligonlardan oluşan bir model formatıdır. Bu bilginin 3d printer tarafından anlaşılabilecek olan makine dili yani G-CODE’una çevirilmesi gerekmektedir. G kodu an ve an makine eksenlerinin nasıl hareket etmesi gerektiğini tanımlayan kodlar bütünüdür. Kod neredeyse %90 eksenel hareket üzerine kuruludur.

Dilimleme işlemi 3 boyutlu üretim işleminin en kritik aşamasıdır. Bu aşamada çıkacak ürünün özelliklerini belirleyen tüm parametreler de belirlenmiş olur. Üretim işlemini gerçekleştirebilmek için 3D Printer g kodunu satır satır gerçekleştirir. Ergitme kafası kullanan bir 3D Printer ise bu kafa gcode dan gelen eksen noktalarına hareket eder ve hareket sırasında da malzemeyi eriterek iki nokta arasında oluşan çizgi üzerine yığar. Lazer kullanan bir 3d printer ise galvonometre yardımı ile lazer ışını gcode dan gelen x ye noktaları arasına yansıtılır. Baskı işleminin aslında sadece x-y ekseninde gerçekleşmesi nedeni ile geleneksel yöntemler ile üretilmesi, mümkün olmayan kompleks şekillerin kolayca üretimini sağlar.
 

2D yazıcıların aksine 3d yazıcıların çözünürlüğünü 2 farklı parametre belirlemektedir. Genellik 3D Printer’ların çözünürlüğü Z eksenindeki katman yüksekliğine ve X-Y eksenindeki inç başına düşen nokta sayısına bağlıdır. Katman yüksekiği profesyonel makinelerde 16 mikrona kadar inebilmektedir. Hobi amaçlı kullanılan plastik eriten 3d printer’ların çözünürlükleri genellikle 0.100 mikron seviyesine inebilmektedir. X-Y eksenindeki çözünürlük ise makinenin kullandığı teknolojiye göre değişmektedir. Plastik ergiten (FDM) makinelerde bu değer nozül çapına bağlıdır ve 0.100 milimetre (100 mikron) seviyesine kadar inebilmektedir. 3D Printer ile üretim süresi model büyülüğü, kullanılan teknik ve çözünürlüğüne bağlı olarak yarım saatten  bir haftaya kadar çıkabilmektedir.
 

Geleneksel yöntemler ile karşılaştırıldığında özellikle kompleks parçalarda üretim süresi ciddi avantaj sağlamaktadır. Üretim maaliyetlerine gelince hiç bir katmanlı üretim yöntemi seri üretimden daha düşük maaliyetli değildir. Üretim süresinin kısalığı, üretim esnekliği ve düşük hacimli üretimdeki fiyat avantajı 3d printer’ları bir çok niş alanda geleneksel üretim tekniklerinden daja avantajlı kılmaktadır. 3d printer’ların X-Y ve Z eksenindeki çözünürlükleri geleneksel üretim yöntemleri ile karşılaştırıldığına düşüktür. Bu nedenle üretimden sonra bir tesviye işlemi gerekmektedir.
 

Bu işlemler genellikle Z ekseninde oluşan katman çizgilerini ortadan kaldırmak ve bazı özel uygulamalarda ürünün dayanımını arttırmak için kullanılabilir. Plastik ergitmeli yığma tekniğini kullanan popüler 3D Printer’lara ek olarak. Bir çok farklı katman üretim teknolojisi mevcut. Genellikle bu teknolojiler malzemeyi yığma tekniklerine göre isimlendirilmektedir. Örneğin “Selective Laser Sintering” ya da Türkçe adıyla seçici lazer sinterleme tekniği, malzeme ergitmek için lazer ışınlarından faydalanmaktadır. “Fused Deposition Modeling” ise birleştirmeli yığma yöntemi ile modelleme olarak Türkçeye çevrilebilir. Stereolitografi yönteminde ise sıvı reçine lazer ışını yardımı ile kürlenerek sertleştirilir.
 

Her metodun kendine has avantajları ve dezavantajları vardır. Bir teknik diğerine göre mutlak üstünlük sağlar diyemeyiz. Bu nedenle bu tip teknolojilere yatırım yapmadan önce ihtiyaçların belirlenmesi oldukça önemlidir. Metal malzemeden üretim yapabilen 3D Yazıcılar, metal malzemeleri eritmek için yüksek güç gerektirmeleri nedeni ile maliyet olarak en pahalı ürün gamını oluşmaktadır. Metal üretim  yapabilen 3D printer fiyatları 400.000$’dan 1500000$’a kadar değişmektedir. 3D Printer seçimi konusunda dikkat edilmesi gereken parametreler; üretim hızı, ilk yatırım maliyeti, renkli baskı yapabilme, malzeme seçenekleri ve saf malzeme maliyetleridir.