3d baskı nedir? Yeni Başlayanlar İçin Rehber

3d baskı yani üç boyutlu baskı olarak da bilinen işlem, üç boyutlu bir dijital modelden, tipik olarak bir malzemenin art arda birçok ince katmanını yerleştirerek fiziksel bir nesne oluşturma işlemidir. Dijital bir nesneyi katman katman dizerek fiziksel formuna getirir.

3d baskı, yüksek maliyetleri ve teslim sürelerini azaltan bir süreç olmasının yanı sıra, benzeri görülmemiş tasarım özgürlüğü ile inovasyonu teşvik eden ve yönlendiren bir teknolojidir. Bileşenler, hiçbir ekstra maliyet olmadan oluşturulan karmaşık geometri ve karmaşık özelliklerle montaj gerekliliklerini önlemek için özel olarak tasarlanabilir.

3d baskı aynı zamanda, standart malzemelerin %90’ına kadarını kullanarak hem üretim sürecinin kendisi açısından hem de daha hafif ve daha güçlü tasarım yoluyla ürünlerin çalışma ömrü boyunca çevresel verimlilik sağlayabilen enerji tasarruflu bir teknoloji olarak ortaya çıkmaktadır.

Son yıllarda teknoloji, küçük şirketler ve hatta bireyler için daha erişilebilir hale geldiğinden, 3D baskı endüstriyel bir prototipleme ve üretim süreci olmanın ötesine geçmiştir.

Makale Başlıkları

3d baskı Teknolojisi

Herhangi bir 3D baskı işleminin başlangıç noktası, çeşitli 3D yazılım programları kullanılarak oluşturulabilen bir 3D dijital modeldir. Endüstride buna 3D CAD adı verilir, Hobiciler ve Tüketiciler için daha basit, daha erişilebilir programlar mevcuttur. Model daha sonra katmanlar halinde ‘dilimlenir’ ve böylece tasarım 3D yazıcı tarafından okunabilir bir dosyaya dönüştürülür. Bkz : Ücretsiz 3D Modelleme Yazılımları

3D yazıcı tarafından işlenen malzeme daha sonra tasarıma ve sürece göre katmanlandırılır. Nesneyi oluşturmak için farklı malzemeleri farklı şekillerde işleyen bazı farklı 3D baskı teknolojisi türü vardır. Fonksiyonel plastikler, metaller, seramikler ve kum artık endüstriyel prototipleme ve üretim uygulamaları için rutin olarak kullanılmaktadır. Plastik şu anda yaygın olarak kullanılan tek malzemedir – genellikle ABS veya PLA, ancak Naylon da dahil olmak üzere giderek artan sayıda alternatif vardır.

3d baskı nasıl çalışır?

Farklı 3D yazıcı türlerinin her biri, farklı malzemeleri farklı şekillerde işleyen farklı bir teknoloji kullanır. 3D baskının en temel sınırlamalarından biri olan ,malzemeler ve uygulamalar açısından ‘herkese uyan tek bir çözüm’ olmadığını anlamak önemlidir.

Örneğin bazı 3D yazıcılar toz halindeki malzemeleri (naylon, plastik, seramik, metal) işler ve toz katmanlarını tanımlanan şekilde eritmek için bir ısı kaynağı kullanır. Diğerleri polimer reçine malzemeleri işler ve reçineyi ultra ince katmanlar halinde katılaştırmak için yine bir ışık/lazer kullanır. Bkz : 3d Yazıcı Filament Çeşitleri

Bununla birlikte, vurgulanması gereken bir diğer önemli nokta, 3D baskı işlemlerinin hiçbirinin bugün itibariyle tak ve çalıştır seçenekleri olarak gelmemesidir. Baskıya geçmeden önce ve parça yazıcıdan çıktıktan sonra birçok adım var ve bunlar genellikle göz ardı ediliyor.

3D baskı için tasarım yapmanın yanı sıra, dosya hazırlama ve dönüştürme de, özellikle yapım sürecinde karmaşık destekler gerektiren parçalar için zaman alıcı olabilir.

Ayrıca, yazıcıdan çıktıktan sonra birçok parçanın son işlemlerden geçmesi gerekebilir. Desteğin çıkarılması, destekli modeller için uygulanan bir işlemdir, ancak zımparalama, cila, boya veya diğer geleneksel son rötuş işlemleri de vardır. Bkz : 3D baskı zımpara, parlatma ve boyama işlemleri nasıl yapılır?

3d baskı sistemleri

Stereolithography 3d baskı

Stereolitografi (SL) yaygın olarak ilk 3D baskı süreci olarak kabul edilmektedir. SL, fotopolimer reçinelerle çalışan, lazerle reaksiyona giren ve çok hassas ve yüksek kaliteli parçalar üretmek için çok hassas bir şekilde katmanlar oluşturmak üzere kullanılan lazer tabanlı bir işlemdir.

Karmaşık bir süreçtir, ancak basitçe söylemek gerekirse, fotopolimer reçine, içinde hareketli bir platform bulunan bir teknede tutulur. Lazer ışını, makineye sağlanan 3D verilere (.stl dosyası) göre reçinenin yüzeyi boyunca X-Y eksenlerinde yönlendirilir, böylece reçine tam olarak lazerin yüzeye çarptığı yerde sertleşir. Katman tamamlandığında, tekne içindeki platform bir miktar aşağı iner (Z ekseninde) ve sonraki katman lazer tarafından izlenir. Bu işlem, tüm nesne tamamlanana ve platform çıkarılmak üzere tekneden kaldırılana kadar devam eder.

SL sürecinin doğası gereği, bazı parçalar için, özellikle de çıkıntıları veya alt kesimleri olanlar için destek yapıları gerektirir. Bu yapıların manuel olarak çıkarılması gerekir.

Diğer işlem sonrası adımlar açısından, SL kullanılarak 3D olarak basılan birçok nesnenin temizlenmesi ve kürlenmesi gerekir. Kürleme, reçineyi tamamen sertleştirmek için parçanın fırın benzeri bir makinede yoğun ışığa maruz bırakılmasını işlemidir.

Stereolitografi genellikle mükemmel yüzey kalitesi ile en doğru 3D baskı işlemlerinden biri olarak kabul edilir. Bununla birlikte, sınırlayıcı faktörler olarak ,işlem sonrası adımların uygulanması ve malzemelerin zaman içinde daha kırılgan hale gelmesini sayabiliriz.

DLP 3d baskı

DLP – veya dijital ışık işleme , fotopolimerlerle çalışan bir 3D baskı süreci olması bakımından stereolitografiye benzer bir süreçtir. En büyük fark ışık kaynağıdır. DLP, sıvı kristal ekran paneli veya deforme olabilen bir ayna cihazı (DMD) ile ark lambası gibi daha geleneksel bir ışık kaynağı kullanır. Bu işlem fotopolimer reçine kazanının tüm yüzeyine tek bir geçişte uygulanır ve genellikle SL’den daha hızlıdır.

SL gibi DLP de mükemmel çözünürlüğe sahip son derece hassas parçalar üretmek için kullanılır, ancak benzerlikleri aynı zamanda destek yapıları ve kürleme sonrası için aynı gereksinimleri de içerir. Bununla birlikte, DLP’nin SL’ye göre bir avantajı, işlemi kolaylaştırmak için yalnızca sığ bir reçine teknesinin gerekli olmasıdır, bu da genellikle daha az atık ve daha düşük işletme maliyetleri ile sonuçlanır.

FDM Tipi 3d baskı

Termoplastik malzemenin ekstrüzyonunu kullanan 3D baskı, en yaygın 3d baskı işlemidir. Uzun ömürlülüğü nedeniyle Kaynaşmış Biriktirme Modellemesidir (FDM) .Stratasys’in FDM teknolojisi 1990’ların başından beri kullanılmaktadır ve bugün endüstriyel sınıf 3D baskı işlemidir. Bununla birlikte, 2009’dan bu yana ortaya çıkan giriş seviyesi 3D yazıcıların çoğalması, genellikle Freeform Fabrication (FFF) olarak adlandırılan benzer bir işlemi, ancak hala Stratasys tarafından tutulan patentler nedeniyle daha temel bir biçimde kullanmaktadır.

3d baskı işlemi, yazıcıya gönderilen verilere göre bir yapı platformu üzerine ısıtılmış bir ekstrüder aracılığıyla her seferinde bir katman halinde biriktirilen plastik filamentin eritilmesiyle gerçekleşiyor. Her katman biriktirildikçe sertleşip bir önceki katmana yapışıyor.

FDM/FFF süreçleri, sarkan geometrilere sahip tüm modeller için destek yapıları gerektirir.

Materyaller

üç boyutlu baskı için çok çeşitli farklı malzeme türleri vardır. Spesifik malzemeler artık genellikle özel uygulamalar gerçekleştiren belirli platformlar için (örnek olarak dişçilik sektörü verilebilir) uygulamaya daha uygun malzeme özellikleriyle geliştirilmektedir.

Aşağıda üç boyutlu baskı için kullanılabilecek filamentlerin çeşitlerine ait makaleler yer almaktadır.

Uygulama alanları

Hızlı ve basit bir prototip üretme yöntemiyle ürün geliştirmenin ilk aşamalarını hızlandırmanın bir yolu olarak endüstriyel prototipleme ilkeleri üzerine kurulmuştur. Bu sayede, tüm ürün geliştirme sürecinin başlangıcında zaman ve para tasarrufu sağlar.

Genel olarak kullanım alanlarından bazılarını şöyle sıralayabiliriz;

Medikal ve Dental
Havacılık ve Uzay
Otomotiv
Mücevherat
Sanat / Tasarım / Heykel
Mimarlık
Moda
Yiyecek ekipmanları
Tüketicilere yönelik uygulamalar

Sözlük

Üç boyutlu baskı sektöründe kullanılan kısaltmalar ve anlamları ise şöyledir;

3DP 3D Baskı
ABS Akrilonitril Bütadien Stiren
AM Katmanlı Üretim
CAD / CAM Bilgisayar destekli tasarım / Bilgisayar destekli üretim
CAE Bilgisayar destekli mühendislik
DLP Dijital Işık İşleme
DMD Doğrudan Metal Biriktirme
DMLS Doğrudan Metal Lazer Sinterleme
EBM Elektron Işını Ergitme
EVA Etilen Vinil Asetat
FDM Kaynaşmış Biriktirme Modellemesi (Stratasys’in Ticari Markası)
FFF Serbest Biçimli İmalat
LENS Lazer Mühendisliği Ağ Şekillendirme (Optomec’e lisanslı SNL Ticari Markası)
LS Lazer Sinterleme
PLA Polilaktik Asit
RE Tersine Mühendislik
RM Hızlı Üretim
RP Hızlı Prototipleme
RT Hızlı Takımlama
SL Stereolitografi
SLA Stereolitografi Aparatı (3D Systems’in Tescilli Ticari Markası)
SLM Seçici Lazer Eritme
SLS Seçici Lazer Sinterleme (3D Systems’in Tescilli Ticari Markası)
STL / .stl Stereo Litografik

Son olarak eğer elinizde herhangi bir 3d yazıcı yoksa ise, 3d baskı hizmeti veren firmalardan prototipleme yada baskı konusunda hizmet alabilirsiniz. Fakat bununla ilgili olarak, ayrı bir makalede detaylar vereceğim.