Günümüz teknolojisinde 3D Yazıcı kullanımı günden güne artmaktadır. Bilgisayar destekli programların kullanılmasıyla dijital olarak elde edilen modelleri plastik, metal vb. gibi malzemeleri baskı esnasında ergitip kullanarak 2 boyutlu bir düzlemde her bir katmanı üst üste gelecek şekilde ince tabakalar oluşturarak 3 boyutlu bir nesne meydana getiren bir tip yazıcıdır. 3D Yazıcılarının kullanımı ve baskı esnasında kullanılacak olan malzemeler,talep edilen ürüne göre geniş bir yelpazaye yayılmaktadır. Bu noktada kullanılacak malzemenin seçimi, üretilecek ürünün kalitesi için büyük önem taşımaktadır. Bu yazımızda 3D Yazıcılarda malzeme bilgisinin seçilecek olan filament için ne kadar önemli olduğu üzerinde duracağız. Yaygın olarak kullanılan filamentleri inceleyerek yazımıza başlayabiliriz.

PLA

Tüketici 3D baskı alanında, polilaktik asit (PLA) en çok kullanılan filamenttir. PLA özellikle, Young’s Modulus (Gerilme veya basma altındaki uzamayı tolere etme kabiliyeti), gerilme kuvveti(bir şeyi çekmek için gereken kuvvet) ve eğilme dayanımı ( plastic deformasyonu başlatmak için gerekli stress) söz konusu olduğunda iyi bir mekanik özelliğe sahiptir.

 

PLA Filamentinin Temel Özellikleri

• Esneklik konusunda PLA, oldukça düşüktür. Fazla esneme özelliği göstermemektedir.
• Dayanıklılık konusunda orta derecede dayanıklılığa sahiptir.
• Su içerisinde yada içine su koymanız ile çözülme gerçekleşmez.
• Gıda kullanımına genellikle uygundur fakat yine de üretici firmanın talimat listesini okumanız faydalı ve gereklidir.
• PLA filament ömür konusunda orta derece bir ömüre sahiptir.
• Kullanım kolaylığı bakımından ise oldukça kolaydır. En rahat baskı alımı PLA gerçekleşir.
• 3 boyutlu yazıcıda enerji harcaması konusunda ise en az enerji harcayan filamentler arasındadır. Nedeni ise kolay erimesi ve tablanın sıcaklık gereksinim duymadan çalışabilme imkanıdır.
• Yamulma ve kenarlarda kalkma sorunu ise genellikle diğer filamentlere göre az yaşanır.
• Yatak sıcaklığı olmadan basılabilir ama genellikle 20 ile 60 derece yatak sıcaklığına sahiptir.
• Baskı sıcaklığı ise 180 ile 230 dereceleri arasından bir sıcaklığa gereksinim duyulmaktadır. Bu sıcaklık gereksinimi PLA filament paket üzerinde yazan değerlere göre ayarlayabilirsiniz.

PLA filmaneti en çok kullanılan filament olmasının yanında birkaç eksisi de mecvuttur, bu özellikler şu şekildedir;

PLA filamenti dişli parçalar ve aşırı ince parçalarda da kullanım süresi oldukça kısadır. Sıcaklık dayanımı düşük olmasından dolayı PLA filament 60 derece sıcaklıkta sekil değişim göstermeye başlar. Bunun dışında Pla filament bükülme gibi durulmalara gelemez ve kırılır. Güneşe maruz kalan yerlerde kullanılması mümkün değildir. Güneş ışıkları seklinde değişmelere neden olur.

PLA’nın baskı sıcaklığı aralığı genelde yaklaşık 190 derece ila 220 derece arasındadır. Eğer katmanlar birbirine yapışmıyor ise baskı sıcaklığını arttırmak çözüm olacaktır. Diğer taraftan nozzle ucunun fan ile soğutulması baskı kalitesini arttıracaktır.  Ekstürüder çok sıcak ise, PLA filament ekstra ince ve yumuşak olabilir. Bu ise istenmeyen bir durumdur baskının dağınık ve sarkık olmasına neden olacaktır. Bir başka değinilebilecek konu ise farklı marka ve renkteki filamentlerin, en iyi baskı sıcaklıkları birbiriniden farklı olabilir. Örneğin, yaklaşık 215 derece baskı alınan siyah renk bir PLA filament, 210 derecede baskı alınan mavi renk PLA  filamentten farklı bir sıcaklığa sahip olabilir. Bu sebeple sıcaklıklar arasındaki küçük farklılıklar bile baskıyı etkileyebilmektedir. 

ABS

ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), mukavemeti yüksek ve petrol bazlı bir termoplastiktir. FDM teknolojisini kullanan ve tabla ısıtıcıya sahip bir 3D Yazıcı ABS baskı yapabilir.

Genellikle endüstride enjeksiyon kalıplama için sıkça ABS kullanılmaktadır.

ABS Filamentinin Temel Özellikleri

• Yüksek sertlik, dayanıklılık ve darbelere karşı dirençlidir.
• Düşük esnekliğe sahiptir.
• Aseton ile çözümlenebilir ve yüzey işlemesi yapılabilir.
• Yiyecek ve içecekler ile kullanılması önerilmez.
• Genellikle basım sıcaklığı 230°C – 250°C arasındadır.
• Soğuma esnasında kalkma ve çatlama sorunları ile karşılaşılmaması için kapalı sisteme sahip 3D yazıcı önerilir.
• Yatak sıcaklığı 80°C – 120°C arasında önerilmektedir.
• Düzgün çıktılar alabilmek için sıcaklık ve yatak kalibrasyonu ayarlarının dikkatli bir şekilde yapılması gerekmektedir.
• PLA’ya göre basımı oldukça zahmetlidir.

NYLON (PA) 

Yüksek çekme kuvvetine , çok düşük bir sürtünme katsayına ve yüksek bir erime noktasına sahip olan, termo plastik yapıda olan polimer bir filament çeşididir. Kısaca Naylon filament inanılmaz güçlü, dayanıklı ve çok yönlü bir 3D baskı malzemesidir.

Nylon filamentinden kısaca şu şekilde bahsedebiliriz:

• TPU ve TPE gibi filamentler gibi esneme katsayısı yüksek olmasa da diğer filamentlere göre oldukça esnek olduğu söylenebilir.
• Baskı alma sırasında çeşitli sorunlar ortaya çıkarabilir. Çarpılma ve kenarlarda kalkma yapabilir ve bundan dolayı baskı hızının düşük olması gerekebilir.
• Bir diğer önemli konu ise nylon, suda yada aseton gibi çözücü maddelerde çözülmez. Fakat filament saklar iken su ve nem olan yerlere koymamanız gereklidir. Çünkü naylon filament higroskopik yapıdadır ve havadaki nem emer. Böylelikle filament kullanılmaz hale gelebilir.
• Baskı için tabla sıcaklığı 75 ile 90 derece arasında olması, 3 boyutlu yazıcının sıcaklığı ise 230 ile 270 derece de olması gereklidir.

• Isı ve yorgunluk dayanımı söz konusudur. Bu nedenlerden dolayı dişli parçalarda kullanılmaktadır.
• Nylon filamenti basımı esnasında yazıcı bulunduğu odayı havalandırmanız gerekmektedir. Azda olsa zehirli gaz salınımı yapmaktadır.

PETG

PETG, termoplastik bir malzemedir. ABS ve PLA’ya alternatif olan PETG, ABS’den daha güçlü ve esnek bir yapıya sahiptir.

• Yüksek sertliğe sahiptir, dayanıklıdır, darbelere karşı dirençlidir ve hafiftir.
• ABS ve PLA’dan daha esnektir.
• Katmanlar iyi bir şekilde yapışır.

TPE

Adından da anlaşılacağı gibi, termoplastik elastomerler (TPE), esasen kauçuk benzeri niteliklere sahip plastiklerdir ve bu da onları son derece esnek ve dayanıklı kılar. Bu nedenle TPE, otomotiv parçaları, ev aletleri ve tıbbi malzeme üretmek için yaygın olarak kullanılmaktadır. TPE çok fazla yıpranması gereken nesnelerin üretiminde kullanılabilecek uygun bir filamenttir. TPE için değineceğimiz  bir diğer nokta ise, yazdırması zor bir filament olmasıdır. TPE filamenti yavaş yazdırma hızı gerektirir. Bu nedenle hızlı teslimat gerektiren ürünlerde ilk tercih olarak kullanılmamaktadır.

• Yüksek dayanıklılığa sahiptir.
• Esnekliği çok yüksektir.
• Kullanım zorluğu TPE, TPC orta ; TPU ise düşüktür.
• Baskı sıcaklığı 210 – 230°C arasındadır.
• Düşük büzülme/bükülmeye sahiptir.
• Sıvı içerisinde çözünmez.
• Gıdaya uygun değildir.

PC

Polikarbonat (PC), son derece güçlü ve hem fiziksel darbeye hem de ısıya karşı dayanıklıdır, 110°C’ye kadar sıcaklıklara dayanabilir. Aynı zamanda, kurşun geçirmez cam, tüplü maskeler ve elektronik ekranlar gibi ticari ürünlerde kullanılınır, doğal olarak şeffaf bir filamenttir.

• Çok yüksek dayanıklılığa sahiptir.
• Orta esnekliğe sahiptir. Ne çok iyi ne çok kötü denebilir.
• Kullanım zorluğu orta derecededir.
• Baskı sıcaklığı 270 – 310°C arasındadır.
• Orta büzülme/bükülmeye sahiptir.
• Sıvı içerisinde çözünmez.
• Gıdaya uygun değildir.

PC 3D yazıcı filamenti higroskopiktir, havadaki suyu emer, bu nedenle daha kaliteli baskılar elde etmek için serin ve kuru bir yerde saklaması gerekmektedir.

Ekstrüder Temizleme Filamenti

Ekstrüder Temizleme Filamenti diğer bahsettiğimiz filamentlerin aksine  3D yazıcı filamentinin temizlenmesi içindir nesneleri yazdırmak için değildir. Amacı, sıcak uçta önceki baskılardan kalmış olabilecek herhangi bir malzemeyi çıkarmaktır.

PEEK

PEEK filamenti oldukça güçlü, mekanik ve kimyasal olarak dayanıklı bir malzemedir. Mühendislik uygulamalarında oldukça tercih edilen bir filamenttir. PEEK genellikle alüminyum alaşımlarıyla karşılaştırılır, ancak PEEK alüminyumdan daha hafiftir dolayısıyla hafif ve güçlü uygulamalar için oldukça uygundur.

PEEK Filamenti;

• 260°C’ye kadar olan sicaklıklara, ayrıca aşındırıcı akışkanlara, gazlara ve yüksek basınca karşı son derece dirençlidir
• Yaygın solventlerde çözünmez, modelin hidroliz olmasını önler ve yüksek basınç su veya buhardan herhangi bir bozulma olmadan kullanılmasına izin verir.
• PEEK flamenti hafiftir.
• Düşük sürtünme özelliği vardır.
• Mükemmel sürünme direnci vardır.
• Çok az yıpranır.
• lyi boyutsal kararlılık ve toleranslara sahiptir.
• Yanma sırasında düşük yanıcılık ve az duman emisyonu vardır.
• Olağanüstü yalıtım özellikleri mevcuttur.
• Yüksek sıcaklıkta mükemmel sterilizasyon direncine sahiptir. 
• Tamamen biyo-uyumludur.

ULTEM-1010

Ultem-1010, Genel Electric Plastics (şu anda SABIC Innovative Plastics olarak bilinir) tarafından geliştirilen bir markadır. Polieterimid (PEI) polimerinden üretilir ve yüksek performanslı bir mühendislik termoplasti olarak kabul edilir. Ultem-1010, bir dizi özellik sunan amorf bir polimerdir.

• ULTEM-1010 yüksek sıcaklık dayanımına sahiptir.
• Darbelere, yüksek basınçlara ve aşınmaya karşı dirençlidir.
• Ultem-1010, birçok kimyasala karşı yüksek direnç gösterir.
• Ultem-1010, elektrik yalıtımı ve yüksek voltaj uygulamalarında da etkileyici performans sergiler.

Sonuç olarak, 3D Yazıcılarda malzemeler ihtiyaca göre çeşitlilik göstermekte ve kullanım amacına göre belirlenmektedir.. Yazımızda bahsetmiş olduğumuz filament çeşitleri en yaygın olarak kullanılmakta olanlar olup  daha birçok malzeme 3D yazıcı teknolojisinde kullanılmaktadır.