3B baskı makineleri eksiltici (CNC) veya biçimlendirici (Enjeksiyonla kalıplama) gibi geleneksel üretim teknolojilerine kıyasla parça üretmenin temelde farklı yoludur. Eklemeli Üretim (additive manufacturing) alternatif üretim yöntemiyle parça üreten 3Boyutlu yazıcılarda dijital bir model, özel bir alete (örneğin, belirli bir geometriye sahip bir kesme takımı veya bir kalıp) ihtiyaç duymadan bir seferde bir katman malzeme eklenerek fiziksel bir üç boyutlu nesneye dönüştürülür.
Süreç her zaman dijital bir 3B modelle başlar. Bu model, yazıcının yazılımı tarafından ince, 2 boyutlu katmanlara bölünür ve ardından yazıcının yürütmesi için makine dilinde bir dizi talimata dönüştürülür. Buradan, bir 3B yazıcının çalışma şekli işleme göre değişir. Örneğin, masaüstü FDM tip yazıcıları plastik filamentleri eritir ve bir nozül (yüksek hassasiyetli, bilgisayar kontrollü tutkal tabancası gibi) aracılığıyla baskı platformuna bırakır. Büyük endüstriyel SLS tip makineleri, ince metal veya plastik toz katmanlarını eritmek (veya külçe haline getirmek) için bir lazer kullanır. Mevcut malzemeler de işleme göre değişir. Plastikler açık ara en yaygın olanıdır, ancak metaller de 3B olarak basılabilir. Üretilen parçalar ayrıca optik olarak saydamdan kauçuk benzeri nesnelere kadar geniş bir spesifik fiziksel özelliklere sahip olabilir. Parçanın boyutuna ve yazıcının türüne bağlı olarak, bir baskının tamamlanması genellikle yaklaşık 4 ila 18 saat sürer. Yine de 3 boyutlu yazdırılmış parçalar nadiren makineden kullanıma hazırdır. İstenilen yüzey kalitesi seviyesini elde etmek için genellikle bazı son işlemlere ihtiyaç duyarlar. (Zımpara, boya, cila vs.) Bu adımlar ek zaman ve (genellikle manuel) çaba gerektirir.
3B Baskının Kısa Tarihi
-
Bilim kurgu yazarı Arthur C. Clarke, 1964'te bir 3B yazıcının temel işlevlerini ilk tanımlayan kişiydi.
-
İlk 3 boyutlu yazıcı 1987'de 3D Systems' dan Chuck Hull tarafından piyasaya sürüldü ve "stereolitografi" (SLA) sürecini kullanıyordu.
- 90'lı ve 00'lı yıllarda Stratasys tarafından FDM ve 3D Systems tarafından SLS dahil olmak üzere diğer 3B baskı teknolojileri piyasaya sürüldü. Bu yazıcılar pahalıydı ve çoğunlukla endüstriyel prototipleme için kullanılıyordu.
- 2009 yılında, ASTM Komitesi F42, Eklemeli/Katmanlı Üretim ile ilgili standart terminolojiyi içeren bir belge yayınladı. Bu, endüstriyel üretim teknolojisi olarak 3B baskıyı oluşturdu.
- Aynı yıl, FDM üzerindeki patentlerin süresi doldu ve ilk düşük maliyetli, masaüstü 3B yazıcılar RepRap projesiyle doğdu. Bir zamanlar 200.000 dolara mal olan şey, birdenbire 2.000 doların altında bir fiyatla satışa sunuldu.
- Hızlı ürün geliştirme ve katmanlı üretimdeki yeni gelişmeler ve eğilimler hakkında teknik ve stratejik danışmanlık sağlamakta olan Wohlers Şirketi' nin verilerine göre, 3B baskının benimsenmesi artmaya devam ediyor: 2015 ile 2017 arasında dünya çapında 1 milyondan fazla masaüstü 3B yazıcı satıldı ve endüstriyel metal yazıcı satışları 2017'de bir önceki yıla göre neredeyse iki katına çıktı. Yeni 2020 Wohlers raporuna internet sitelerinden ulaşabilirsiniz.
3B Baskının Faydaları ve Sınırlamaları
3B baskı makineleri geleneksel üretim yöntemlerinin aksine özel bir alete ihtiyaç duymayıp bunun yerine parça, doğrudan katman katman yerleşik platform üzerinde üretilir. Benzersiz avantajları vardır, ancak aynı zamanda bazı açılardan geleneksel üretimin gerisinde kalır. Burada, şu anda mevcut olan tüm 3B baskı teknolojilerinin profesyonellerini ve eksilerini hesaba katarak, 3B baskının en önemli avantajlarını ve sınırlamalarını özetliyoruz. 3B baskının bugün nerede olduğunu ve yakın gelecekte nereye gideceğini anlamak için bunları kullanabiliriz.
3B baskının faydaları
- Ek ücret ödemeden geometrik karmaşıklık
- Çok düşük başlangıç maliyetleri
- Her parçanın kişiselleştirilmesi
- Çok hızlı geri dönüş sağlayan düşük maliyetli prototipleme
- Çok çeşitli (özel) malzemeler
3B baskının sınırlamaları
- Daha düşük mukavemet ve anizotropik malzeme özellikleri
- Daha yüksek hacimlerde daha az maliyet rekabeti
- Sınırlı doğruluk ve toleranslar
- İşlem sonrası ve destek kaldırma
🌍 3B Baskı Sürdürülebilirdir!
3B baskı daha kesindir çünkü nesneler, bir ham maddeyi oymak veya erimiş malzemeyi katı bir şekle dönüştürmek yerine, ek katmanlarda oluşturulur. 3B baskının hammaddelerinin çoğu, fabrika zemini yerine üründe bulunarak atık miktarını önemli ölçüde azaltır ve karbon ayak izini azaltır. Ayrıca, optimize edilmiş 3B baskılı nesneler genellikle geleneksel olarak üretilen ürünlerden daha hafiftir.
Farklı 3B Baskı Türleri
Tüm yazıcıların yazdırmak için bir tür maddeye ihtiyacı vardır. 2B baskı için, en çok sıvı mürekkep kullanan mürekkep püskürtmeli yazıcılara aşinayız. Bu makineler, mürekkebi mikroskobik püskürtme uçlarından kağıtların üzerine çıkarır. 2B lazer yazıcılar da kağıtlara yazdırır. Mürekkep yerine, özel bir tür ince tozla doldurulmuş bir toner kartuşu ve ısıtılmış bir kaynaştırıcı kullanırlar. 2B yazdırma, genişliği ve yüksekliği olan ancak derinliği (kalınlığı) olmayan iki boyutlu, düz sonuçlar üretir. Pigment bazlı ve katı mürekkepler, 2B baskı için kullanılan diğer malzemelerdir. Günümüzde 3B makinelerin de farklı çeşitleriyle ve malzemeleriyle baskılar yapabiliyoruz. ISO / ASTM 52900 standardı, tüm farklı eklemeli üretim (3B baskı) türlerini bu yedi gruptan biri altında kategorize etti. Biz bu sayıda iki türünü ele alacağız:
Malzeme Ekstrüzyonu (FDM-Fused Deposition Modeling): Malzeme, bir nozül veya delikten seçici olarak dağıtılır.
Toz Yatak Füzyonu (SLS, DMLS ve SLM): Yüksek enerjili bir kaynak, toz parçacıklarını seçici olarak birleştirir.
Kullanılabilen Malzemeler
Termoplastikler, 3B baskıda kullanılan en yaygın malzemelerdir. Plastik enjeksiyon kalıplama ile yapılanlarla karşılaştırılabilir kalite, hız ve maliyette parçalarla çalışmak ve üretmek kolaydır. Plastik, prototip oluşturmanın yanı sıra çok sayıda endüstriyel ve tüketim malları oluştururken genellikle iyi bir seçimdir. Metaller, seramikler ve biyo-uyumlu malzemeler de birçok uygulama ve endüstriyi kapsadıkları için büyük ilgi görmektedir. Her malzemenin fiziksel teknoloji engelleri, yasal onay ve ikna edici ekonomi sağlama gibi kendine özgü zorlukları vardır.
Bununla birlikte, 3B yazıcılar tek bir baskı işinde farklı hammadde türleri ile baskı yapma kapasitesi kazanmaya devam ettikçe, yeni bir malzeme sınıfı ortaya çıkacaktır. Çok malzemeli 3B yazıcılar, tasarımcılara esnekliği, sertliği ve iletkenliği kontrol etme ve nihai bir üründe neredeyse sonsuz malzeme özellikleri kombinasyonuna olanak tanıyan hassas karışımlar oluşturabilir. Dijital olarak tasarlanmış ve hassas şekilde basılmış malzeme karışımları, özel fiziksel özelliklere sahip çeşitli ve daha önce görülmemiş çözümler sunacaktır.
3B Baskı Uygulamaları
Havacılık, otomotiv, robotik, endüstriyel kalıp imalatı, sağlık hizmeti, tasarım, sinema, eğitim, kendin yap (DIY) gibi hem profesyonel hem de hobi alanlarında sıkça kullanılmakta.
Yarı Endüstriyel Zanaat: 3B Baskıyla Seramik
Uluslararası Uzay İstasyonu' nun (ISS) 3B Yazıcısı
Uluslararası Uzay İstasyonu’ nun 3B yazıcısı, uzayda ilk 3-D basılı nesneyi üretti ve gelecekteki uzun vadeli uzay keşiflerine giden yolu açtı.
Bu 3B yazıcı FDM, yani ısıtılmış plastiği ekstrüde ederek çalışan bir tür. Bunu yerçekimsiz ortamda test etmek, uzayda çalışan bir "makine atölyesi" oluşturmanın ilk adımıdır. Bu özellik istasyondaki maaliyeti ve riski azaltabilir; uzay kaşifleri Dünya'dan uzakta bir girişimde bulunduklarında kritik olacak ve ihtiyaç duyulan araçlar ve parçalar için isteğe bağlı bir tedarik zinciri oluşturacaktır.
Uzun vadeli görevler, yerleşik üretim yeteneklerinden büyük ölçüde faydalanacaktır. Bu gösteride toplanan veriler ve deneyimler, uzay programı için gelecekteki 3 boyutlu üretim teknolojisini ve ekipmanını geliştirecek ve astronotlar için daha fazla özerklik ve esneklik sağlayacak.
NASA, Uluslararası Uzay İstasyonu'na (ISS) parça göndermektense 3boyutlu yazıcılarda üretilebilecek parçalar modelliyor.
Eti Yeniden Tanımlamak: Vejetaryenlere "Alternatif Biftek"
Rehovot merkezli bir İsrailli şirket olan Redefine Meat, tamamı 3B baskı teknolojisi sayesinde gerçek hayattaki etin dokusunu, lezzetini ve görünümünü kopyalayan bir "Alt-Steak (alternatif biftek)" i tanıttı. Yeni Alt-Steak, soya ve bezelye proteinleri, hindistan cevizi yağı ve ayçiçek yağının yanı sıra doğal renk ve tatlardan yapılmıştır. Sığır etinin kas yapısını yeniden oluşturmak için tasarlanan sahte biftek protein bakımından yüksektir ve bitki bazlı olduğundan kolesterol içermez.
Her türlü gıdayı 3B yazıcılarla üretebileceğimiz günler yakındır!
Star Trek külliyatında yeri yadsınamaz: Replikatör (Replicator)
Bir moleküler sentezleyici olan kopyalayıcılar, ışınlayıcılardaki gibi madde-enerji dönüştürme teknolojisini kullanarak neredeyse her şeyi üretebilir. Gıdaya ek olarak karmaşık cihazlar silahlar, makine parçaları, giysiler, ilaçlar, madeni paralar, müzik aletleri, antika mobilyalar, fotoğraflar ve çok çeşitli diğer öğeler. Endüstriyel kopyalayıcılar, fabrikalar, enerji santralleri vb. inşa etmeye yardımcı olmak için daha ağır makine parçalarını kopyalamak için bile kullanılabilir. Bazı insanlar çoğaltıcı olmadan yemek yapmayı öğrenmedi. Bazı küçük gemiler yiyecek veya su taşıma zahmetine girmedi, ihtiyaç duyduklarını sentezlemek için kopyalayıcılarına güvenmeyi tercih ettiler, bu da yerden tasarruf sağladı, ancak kopyalayıcı hasar görürse sorunlara neden oldu.
"Tea, earl grey, hot! (Çay, bergamot, sıcak!)" -Kaptan Picard
California Üniversitesi, Berkeley'deki bilim adamları bir kısayol buldular: ışığı kullanarak nesneleri tek seferde imal edebilen ve potansiyel olarak hızlı üretim teknolojisinde devrim yaratabilecek bir yazıcı. Science dergisinde yayınlanan araştırma, araştırmacıların Star Trek'e selam vererek "kopyalayıcı" lakaplı bir yazıcıyı anlatıyor. Geleneksel bir 3B yazıcıdan daha çok bilgisayarlı tomografi (CT) taraması gibi çalışır. Bir nesneyi birden çok açıdan tarayarak 3 boyutlu bir görüntü oluşturur, ardından onu belirli ışık yoğunluklarına maruz kaldığında katılaşan bir sentetik reçine tüpüne yansıtır. Örneğin iki dakika içinde ekip, Auguste Rodin'in ünlü "Düşünür" heykelinin minik bir heykelcikini yapabildi. Çoğaltıcının çığır açan etkileri olabilir, ancak bazı içsel sınırlamaları da vardır: Ürettiği nesneler küçüktür ve üretmek için özel sentetik reçine gerektirir.
Endüstriyel Tasarımcı Evde!
Yazıyı ilham verici bulduğum bir subreddit ile bitirmek istedim: r/functionalprint. Bu subredditte kullanıcılar ev tipi 3B yazıcıları ile evlerinde karşılaştıkları sorunlara çözüm buluyorlar. Düzenlemek, kırılmış parçaları onarmak veya ihtiyaçlarına uygun tasarladıkları parçaları paylaşıyorlar:
Kulaklık tutucu:
Süpürge için yeni parça:
Askı:
Paten tutucu:
Masa altında modem tutucu:
iPod koleksiyonu için düzenleyici:
Rüzgar türbini:
Groot saksı:
3B baskı (çelik macun, zımpara, boya son aşamalarından geçmiş) Mandalorian kaskı:
Yolumuz budur!
🌐 Modelleme yapmanıza gerek kalmadan 3B yazıcıyla üretmek için gerekli şablonları açık kaynaklı internet sitelerinde bulabilirsiniz.
https://www.3Dhubs.com/guides/3D-printing/#:~:text=Every 3D printer builds parts,term Additive Manufacturing comes from.
https://www.thomasnet.com/insights/a-bright-idea-3d-printing-with-light-flash-forward-fridays/
https://www.sciencealert.com/scientists-have-created-a-replicator-aka-a-super-fast-3d-printer
https://memory-alpha.fandom.com/wiki/Replicator
https://tr.wikipedia.org/wiki/Üç_boyutlu_baskı
https://builder3Dprinters.com/industrial-3D-printers/?gclid=Cj0KCQjwit_8BRCoARIsAIx3Rj45akQM3Jpf7WM-3eqgfZiA0MAzJDpa7FNqTDQsy58oun6JCK8FS2YaAjgNEALw_wcB
https://i.materialise.com/blog/en/3D-printing-product-design/
https://3dprint.com/72171/first-3d-printer-chuck-hull/
https://edition.cnn.com/2014/02/13/tech/innovation/the-night-i-invented-3d-printing-chuck-hall/index.html
https://www.industryweek.com/technology-and-iiot/article/21961555/take-5-qa-with-chuck-hull-cofounder-3d-systems
https://en.wikipedia.org/wiki/3D_printing
https://3dlaboratorio.es/eng/3d-printing-examples.htm
https://www.apics.org/apics-for-individuals/apics-magazine-home/magazine-detail-page/2018/07/03/principles-of-3d-printing
https://www.reddit.com/r/functionalprint/
https://www.reddit.com/r/3Dprinting/comments/hunr66/super_happy_with_my_3d_printed_bucket/
https://www.reddit.com/r/functionalprint/
https://www.reddit.com/r/Mandalorian/comments/h0yodm/i_made_a_mandalorian_helmet_3d_printed/
http://unfold.be/pages/ceramic-3d-printing
https://www.nasa.gov/content/international-space-station-s-3-d-printer
https://manufactur3dmag.com/3d-printing-technology-choice-fdm-v-s-sla-v-s-sls/
https://www.3dortgen.com/ultimaker-s3
https://3dprint.com/60563/you-sls-printer-for-2000/
https://www.reuters.com/article/us-tech-food-alternative-meat-idUSKBN2411OL
https://www.industryweek.com/technology-and-iiot/article/21961555/take-5-qa-with-chuck-hull-cofounder-3d-systems
https://3dprint.com/72171/first-3d-printer-chuck-hull/
https://3dinsider.com/3d-printing-materials/
