1980’li yıllarda konsept tasarımına başlanan ve ilk olarak hızlı prototipleme adı verilen 3 boyutlu baskı veya eklemeli üretim, yıllar içinde etkinlik alanını artırarak birçok sektörde kullanılan güvenilir bir üretim tekniği haline geldi. Peki ya 3D printing teknolojisinin tam olarak ne olduğunu, nasıl çalıştığını ve olası uygulamalarını biliyor musunuz?
Öncelikle 3D üretimin neden eklemeli üretim olarak adlandırıldığıyla başlayalım. Bir heykeltıraş taştan ya da kilden eser üretmek için belirli şekillendirme yöntemleri kullanır ancak daha çok eksilterek/oyarak biçimlendirme süreçlerinden yararlanarak malzemeyi belirli bir forma kavuşturur. CNC ve benzeri geleneksel üretim yöntemleri de aynı şekilde eksiltme prensibiyle çalışır. 3 boyutlu yazıcılar ise bir ürün elde etmek için tam tersi işlemi kullanıyor; üretmek için adım adım ekleme sürecinden yararlanıyor.
Her geçen gün daha çeşitli konseptler, prototipler, ürün provaları yapmak ve son ürün elde etmek için kullanılan 3D baskı, üretim süreçlerinin farklı aşamalarında sunduğu destekle imalat sürecinin dinamiklerini dönüşüme uğratıyor. 3D baskı kasaba ve yüzebilen 3D baskı ev örneklerinden de yola çıkara söyleyebiliriz ki bu dönüşüm pek de uzak sayılmaz.
Dijital bir modelden fiziksel bir nesne oluşturmanızı sağlayan bu yenilikçi teknoloji sayesinde tek yapmanız gereken bir CAD model (tasarım) oluşturmak, tasarım dosyanızı bir 3D yazıcı dilimleme yazılımına aktarmak ve ardından “print” tuşuna basarak nesnenizin fiziksel dünyaya geçişini izlemek. 3D yazıcı teknolojisinin yenilikçi ve erişilebilir dünyası hayal ettiklerinizi kendin yap kültürü çerçevesinde gerçekleştirmenize ortam sunuyor.
3D Printing Adımları
1. Dijital bir CAD tasarımı oluşturun
İlk aşamada, bir 3 boyutlu modelleme programında (CAD – Bilgisayar Destekli Tasarım) veya bir 3D tarayıcı kullanarak dijital bir model oluşturmanız gerekiyor. Bir başka seçenekse açık kaynak 3D model paylaşım platformlarındaki 3D modelleri kullanmak olabilir. Yine de kendi fikrinizden yola çıkarak başlattığınız üretim yolculuğunuz 3D baskı dünyasını tam anlamıyla keşfetmeniz için çok daha fazla seçenek sunabilir.
3D dijital bir dosya oluşturmanın başka bir yoluysa gerçek dünyadaki nesneleri analiz ederek anında dijital bir kopyasını oluşturabilen 3 boyutlu tarama teknolojisidir. Bu tarama teknolojisi özellikle endüstri profesyonelleri tarafından tersine mühendislik görevleri için yaygın olarak kullanılıyor. Aynı zamanda mevcut bir nesneyi sayısallaştırıldığınızda, 3D tarayıcı kullanarak yazdıra işleminden önce üzerinde değişiklik yapma imkanından faydalanabilirsiniz.
2. Tasarımınızı aktarın
CAD tasarımınızı bitirdikten sonra, yazıcıya gönderme serüveniniz başlıyor. Öncelikle tasarımınızı uygun bir dosya formatına dönüştürmeniz gerekiyor. En yaygın 3D printing dosya formatı olarak bilinen STL (Standart Üçgen Dil/ Standard Triangle Language), 3D nesnelerin yüzey geometrilerini analiz edip tanımlayarak 3D modelleme sürecinin tamamlanmasına olanak sağlar. Her STL dosyasının anında yazdırılabilir olmadığını unutmamak gerekiyor. STL dosyalarınızın maksimum poligon sayısı, su geçirmezlik, boyut, kalınlık gibi kriterleri karşılaması gerekiyor.
3. Dilimleme / Slicing
Sırada 3D modelleme dosyamızı 3D yazıcının takip edebileceği talimatlara dönüştürme işlemi bulunuyor. Dilimleme işlemi, 3D modeli yüzlerce veya binlerce yatay katmana bölerek makineye tam olarak ne yapması gerektiğini adım adım anlatıyor. Dilimleme işleminin ardından yazıcıyla iletişim kurmak için kullandığımız dil olarak tanımlayabileceğimiz .gcode adı verilen yeni bir dosya biçimi oluşturuluyor.
Eğer FDM yazıcı sahibiyseniz bu işlemleri dünyanın en çok kullanılan, açık kaynaklı ücretsiz dilimleme programı Cura’da yapmanızı tavsiye ederiz.
4. Yazdırma/Basma/Üretim
İşte beklenen adım geldi: Yazdırma. Birçok hareketli parçadan oluşan 3D yazıcılar başarılı baskılar elde etmek için doğru bakım ve kalibrasyona ihtiyaç duyar. Çoğu 3D yazıcının, baskı başladıktan sonra izlenmesi gerekmez çünkü yazıcı yazılım hatası olmadığı veya yazıcıda filament veya reçine (ham madde) bitmediği sürece otomatik olarak .gcode talimatlarını takip ederek baskı işlemini tamamlayabiliyor.
5. Parçaları Yazıcıdan Çıkarma
Bitmiş parçaların yazıcıdan çıkarılması, farklı 3D baskı teknolojilerine göre değişiklik gösterebilir. Bazı durumlarda baskıyı baskı tablasından ayırmak çok basit olsa da bazı endüstriyel 3D yazıcılardan bir parçanın çıkarılması kontrollü bir ortamda profesyonel beceriler ve özel ekipman gerektiren teknik bir süreç olabilir. FDM teknolojisi dışındaki diğer teknolojilerde daha ciddi bir süreç gereklidir.
6. Baskı Sonrası İşlem
Tıpkı yazıcıdan çıkarma işlemi gibi baskı sonrası süreç de kullanılan 3D baskı teknolojileri ve parçaların basıldığı malzemelere göre değişiklik gösterebilir. Bazı 3D baskı teknolojileri bitmiş parçaları hemen tamamlanabilmesine izin verirken, bazıları imalat sürecini bitirmek için ek adımlar gerektirebilir. İşlem sonrası süreci parçaların estetiği ve işlevi için önemli bir adımdır.
3D Printing Teknolojisi Türleri
Stereolitografi (SLA): Geliştirilen ilk 3D printing teknolojisi olarak kabul edilen SLA, sıvı malzemeyi (reçine) 3D baskı bir nesneye dönüştürmek için bir stereolitograf cihazı kullanır.
Seçici lazer sinterleme (SLS): Seçici lazer sinterleme her ne kadar stereolitografiye benzese de reçine gibi sıvı malzeme yerine toz halindeki plastik malzemeleri kullanıyor.
Kaynaştırılmış filament imalatı (FFF-FDM): Filamentler, bir nozül aracılığıyla ısıtılır ve ardından baskı tablasına yerleştirilir. Bu sayede ısıtılmış bir termoplastik filament kullanılarak basılı nesne katman katman oluşturulur. FFF, ya da diğer ismiyle FDM teknolojisi; herkes tarafından kolayca kullanıldığı için ev tipi 3D yazıcı olarak bilinirler.
3D Baskının Avantajları
Hızlı Prototipleme
3D baskı teknolojisinin sunduğu en büyük avantajlarından biri olan hızlı prototipleme özelleştirilmiş bir parçayı olabildiğince kısa sürede tasarlama, üretme ve test etme becerisine dayanıyor. Ayrıca gerektiği noktalarda üretim sürecini aksatmadan hızlı değişikler yapılmasına da olanak sağlıyor.
Düşük Maliyet
Yenilikçi ve çok yönlü bir teknoloji olarak ortaya çıkan 3D Baskı teknolojisi yeni fırsatlar yaratarak üretim verimliliğini artırma noktasında çeşitli imkanlar sağlıyor. Birçok alanda köklü değişimler yaratabilme potansiyeline sahip olan bu teknoloji üretim hattını değiştirerek maliyetleri düşürmenin yanı sıra üretim hızını arttırma fırsatı sunuyor. Örneğin geleneksel termoplastikler, seramikler, grafen bazlı malzemeler ve metal artık 3D baskı teknolojisi kullanılarak basılabilen malzemeler haline geldi. Bu durum doğru orantılı olarak bu malzemelerle üretilebilecek ürünlerde de üretim hızı ve maliyeti dinamiklerini değiştiriyor.
Kişiselleştirilmiş Üretim
Aynı zamanda tüketici talebinin üretim üzerinde daha fazla etkisi olmasını sağlayan bu teknoloji, tüketicilere nihai ürün üzerinde kişiselleştirilmiş üretim fırsatı sunarak tüketicilerin daha iyi bir kullanıcı deneyimi yaşamalarına yardımcı oluyor.
Geleneksel üretim süreçlerinde, ürün tasarımındaki her yeni parça veya değişiklik, yeni parçayı oluşturmak için yeni bir alet, kalıp veya düzeneğin üretilmesini gerektirirken 3D printing teknolojisi bu ihtiyacı ortadan kaldırıyor. Sınırlı CAD deneyimine sahip olan kullanıcılar dahil olmak üzere tüm kullanıcılar tasarımları istedikleri gibi düzenleyebilir ve özelleştirilmiş yeni parçalar üretebilir.
Kişisel olarak 3D yazıcı kullanmayı düşünüyorsanız, bu yazımıza göz atabilirsin. “3D tasarım yeteneğim yok” diye endişelenmenize gerek kalmayacak.
Kolay Erişilebilirlik
Tüm bunlara ek olarak, 3D baskı teknolojisi kullanılırken, küresel ölçekte nakliye ihtiyacının önemli ölçüde azaldığını söyleyebiliriz. Bunun nedeni, son varış noktasına daha yakın olan üretim sahalarında, tüm dağıtımın enerji ve zaman tasarrufu sağlayan filo izleme teknolojisi ile yapılabilmesidir. Bu süreci daha basite indirgersek evimizde alacağımız bir 3D yazıcı sayesinde ihtiyacımız olan ürünleri sipariş edip günlerce kargo beklemek yerine birkaç saat içinde erişebileceğimiz hale getirebiliriz. Böylece karbon emisyonunu engellemiş olur ve daha sürdürülebilir bir ekosistem için katkıda bulunmuş oluruz.
Aynı zamanda 3D baskı teknolojisinin tesisleri normal üretim tesislerine oranla çok daha çevre dostu olduğundan tüketiciye yakın oluşuyla daha esnek bir üretim süreci ve kalite kontrolü fırsatı yaratıyor. Şirket içi çözümlere yenilikçi bir bakış fırsatı sunan 3B yazıcı teknolojisi hızlı imalat ve dağıtım olanaklarıyla şirketlerde önemli bir ölçekte dönüşüm sağlayabilir.
Sürdürülebilirlik
Geleneksel imalat yöntemleriyle karşılaştırıldığında, 3D baskı teknolojisi üretim için çok daha az dış kaynak kullanımına ihtiyaç duyar. Bu durum doğrudan üretim faaliyetlerinin çevre üzerindeki olumsuz etkisini azaltma fırsatı sunuyor. 3D baskı teknolojileri yaygınlaştıkça dünya çapında daha az ürün sevkiyatı yapılabilir hale gelecek. Peki bu durum neyi etkileyecek?
Üretim döngüsünde bu durum direkt olarak çevreye geniş ölçüde etki eden ve ciddi boyutlarda enerji tüketen faaliyet merkezlerinin uygulamalarını azaltmaya yardımcı olabilir. En önemlisiyse 3D baskı, tek bir parça için çok daha az atık malzeme yaratıyor ve bu baskılarda kullanılan malzemelerdeyse genellikle geri dönüşüm esas alınıyor.
Kaynak: Ultimaker, Makerbot, My 3D Concepts, Science Direct
Leave a Reply