3D baskı nedir? Katmanların dünyasını tanıyın!

Burada 3D baskının ne olduğunu, bir 3D Printer neyin oluşturduğunu ve bu teknolojinin gelişiminde hangi kişiliklerin rol oynadığını açıkça öğreneceksiniz.

Keşfederken iyi eğlenceler!

3D baskı nedir?

Literatürde, 3D baskı birincil şekillendirme üretim süreci olarak sınıflandırılmaktadır. Bu, geometrik olarak tanımlanmış bir şekle sahip katı bir gövdenin şekilsiz bir malzemeden üretildiği anlamına gelir. 3D baskı, dijital dosyalardan fiziksel nesneler oluşturur. Bu “dijital temel” çeşitli şekillerde oluşturulabilir: [su_startseite3ddaten] Bu şekilde oluşturulan veriler 3D yazıcı tarafından okunamaz ve 3D yazdırılamaz. Bu, geometrik şekli 3D yazıcının makine diline ( G kodu olarak adlandırılır) “çeviren” bir yazılım gerektirir. Bu yazılımın adı Slicer. Ultimaker'ın Cura ‘sı gibi bir dilimleyici önce bir 3D nesneyi ayrı 2D dilimlere keser. Daha sonra önceden tanımlanmış ayarlara göre 3D baskı kafasının hareket yolunu hesaplar. Daha sonra [img]3D baskı[/img], dijital dosyadan katman katman malzeme uygulayarak katı bir gövde üretir. Bu yüzden buna eklemeli imalat da deniyor – bu süreçte bir şeyler ekleniyor. Uygulama prensibi kullanılan teknolojiye bağlı olarak değişmektedir.

Bir 3D yazıcı nasıl üretilir?

3D yazıcılar sadece teknolojileriyle birbirlerinden farklı değildir. Tek bir teknoloji içinde bile farklı yapım yöntemleri vardır. Ancak prensipte hepsi birbirine benzer. Aşağıda iki nozullu (püskürtme uçlu) bir Erimiş Biriktirme Modelleme (FDM) 3D yazıcının yapısı gösterilmektedir.

3D yazıcı mı arıyorsunuz? Ardından aşağıdaki bilgi sayfalarını ziyaret edin:

• 3D yazıcı kiti satın almak – Nelere dikkat etmeli?
• 3D yazıcı satın alın (hazır yazıcı)

3D yazıcı nasıl çalışır?

Yukarıda gösterilen 3D yazıcı durumunda, adımlar aşağıdaki gibidir:

• Isıtma yatağının ve nozülün veya nozüllerin ısıtılması
• Baskı veya ısıtma yatağı baskı kafasına doğru hareket eder
• Erimiş filament, ilk katman tamamlanana kadar ısıtma yatağına uygulanır
• Isıtma yatağı daha sonra bir katman yüksekliğinde bir yol boyunca ilerler ( Mikron cinsinden ölçülür)
• Bir sonraki filament katmanı bir öncekine uygulanır ve onunla kaynaştırılır
• Çıkıntı olan yerlerde, aynı malzemeden veya resimde olduğu gibi farklı bir malzemeden yapılmış bir destek yapısı kullanılabilir. İdeal olarak, bu malzeme su veya başka bir çözelti içinde çözülebilir (bkz. PVA filament ve HIPS filament).
• Yazdırma nesnesi tamamlanana kadar son adımı tekrarlayın.

3D baskının mucidi kimdir?

3D baskı ve 3D taramanın ilk öncüleri 19. yüzyılda zaten vardı. 1859 yılında Fransız heykeltıraş ve fotoğrafçı François Willème, birkaç kamera yardımıyla 3D model oluşturmasını sağlayan bir cihaz icat etti. Buna dayanarak, daha sonra “taranan” nesnenin farklı boyutlarda kopyalarını üretebilir.

1892 yılında Avusturyalı Joseph E. Blanther kabartma harita üretimi için patent başvurusunda bulundu. Bunun için önce balmumu plakalar lamine edilir. Ardından balmumu tabakalarından istediğiniz şekli kesin ve birbirine yapıştırın. Bu, katman katman bir 3B harita oluşturur.

Söz konusu 3D baskı olduğunda bir mucitten bahsetmek pek mümkün değil. Birçok fikir eski gelişmelere dayanmaktadır ve sonuçta sadece ürünleriyle ticari başarıyı kutlayabilen mucitlerin isimleri kamu malıdır. threedom tüm isimlerden bahsetmek istiyor, çünkü herkes tarihimizdeki yerini hak ediyor.

Daha fazla bilgi için: 3D Baskı Tarihi ve Gelişimi

Hideo Kodama (SLA)

1980 yılında Japon mucit Hideo Kodama, fotopolimer bir malzemenin UV ışığı altında nasıl sertleşerek katman katman bir model oluşturduğunu anlattığı bir patent başvurusunda bulundu. Bu aynı zamanda stereolitografi prensibidir. Maddi imkanlarının yetersizliği, patent başvurusunun ileri aşamaları için ödeme yapamayacağı anlamına geliyor, bu da bugün sahnede sadece birkaç kişi tarafından tanındığı anlamına geliyor.

Alain le Méhauté, Olivier de Witte ve Jean-Claude André (SLA)

1984 yılında üç Fransız bilim adamı, Alain le Méhauté, Olivier de Witte ve Jean-Claude André, ABD'li Chuck Hull'dan üç hafta önce bir ışık kaynağı yardımıyla sıvının sertleştirildiği bir süreç için patent başvurusunda bulundu. Üçü bu süreci stereolitografi olarak adlandırıyor. Üç mucidin ilk baskı nesnesi spiral bir merdivendir. Patent başvurusunda bulundukları araştırma enstitüsü, buluşlarının potansiyelini fark etmez ve pazarlanabilir bir cihaz geliştirmek için projeyi finanse etmeyi durdurur.

Chuck W. Hull (SLA)

ABD'li Chuck W. Hull da 1984 yılında benzer bir patent için başvuruda bulunmuştur. Daha önce fotopolimerlerin UV ışığı altındaki davranışlarını araştırmış ve uzun deney serilerinde ışık yoğunluğu, ışınlama süresi ve fotopolimer arasındaki en iyi kombinasyonu bulmuştur. 1986 yılında, patentine dayanarak, bugün hala iyi bilinen ve aktif olan bir şirket olan 3D Systems'i kurdu.

Carl R. Deckard (SLS)

Carl S. Deckard, nesneleri kalıpsız yapabilme fikrini ortaya attığında Teksas Üniversitesi'nde öğrenciydi. Üniversite pazar potansiyelinin farkındadır ve bunu desteklemektedir. Bu şekilde, çalışmaları ve sonraki tezi sırasında teknolojiyi optimize etmeye özen gösterebilir. 1987 ‘de seçici lazer sinterleme (SLS) için patent başvurusunda bulundu. Teksas Üniversitesi, süreci diğer şirketlere lisanslayarak onlarca yıldır iyi gelir elde etti.

Steven Scott Crump (FDM)

Aslında Steven Scott Crump sadece kızı için oyuncak bir kurbağa yapmak istiyor ve sıcak tutkal tabancasında balmumu ve plastikten yapılmış kendi kendine karışan bir malzemeyi test ediyor. Bu deneyler onu sıcak tutkal tabancasını XYZ eksenleri olan bir aparata bağlamaya yönlendirir. Artık elle yapabileceğinden çok daha güzel kurbağalar yapabilecek. 1989 yılında erimiş biriktirme modellemesinin (FDM) patentini tescil ettirdi ve 1992 yılında ilk tam işlevsel FDM yazıcıyı piyasaya sürdü. Kendisi ve eşi Lisa, bugün hala yönetim kurulunda yer aldığı Stratasys şirketini kurdu.

Hangi 3D baskı süreçleri mevcut?

Diğer şirketlerin patentlerini ihlal etmemek için birçok şirket zaman içinde yeni 3D baskı süreçleri geliştirdi. Bu süreçler belirli çalışma modlarına izin verir veya yalnızca belirli amaçlar ve malzemeler için uygundur.

Kaynaşmış Biriktirme Modellemesi (FDM)

Kaynaşmış Biriktirme Modellemesinde (FDM ), tel formundaki plastik ( filament olarak adlandırılır) 3D yazıcının sıcak ucunda eritilir ve katmanlar halinde baskı yatağına uygulanır. Bu şekilde, istenen 3D baskılı nesne eklemeli olarak oluşturulur.

Stereolitografi (SLA)

Stereolitografide (SLA ), bir kap içindeki sıvı reçine (reçine olarak da adlandırılır) başlangıç malzemesi olarak kullanılır. Reçine bir lazer yardımıyla aydınlatılır ve bu noktalarda sertleşir.

Dijital Işık İşleme (DLP)

Dijital Işık İşleme (DLP), sıvı reçineyi sertleştirmek için ışık kullanır. SLA yönteminin aksine (ışık kaynağı=lazer), DLP ışık kaynağı olarak bir projektör veya LCD ekran kullanır.

Seçici lazer eritme (SLM)

Seçici lazer eritmede (SLM) başlangıç malzemesi metal tozundan oluşur. Bu toz güçlü bir lazerle eritilir ve istenen 3D baskılı nesneyi oluşturur.

Seçici lazer sinterleme (SLS)

Prensip olarak, seçici lazer sinterleme (SLS) lazer eritmeden çok az farklılık gösterir. Bununla birlikte, SLS yazıcının içini malzeme ve kurulum alanı ile birlikte ısıtan bir ısı kaynağı kullanılır. Ardından, 3D baskılı nesneyi oluşturmak için plastik tozu katman katman eritmek için bir lazer kullanılır.

Binder Jetting

Bağlayıcı püskürtmede, toz halindeki başlangıç malzemesi bir yapıştırıcı – bağlayıcı – yardımıyla kurulum alanına bağlanır. İstenen nesne katman katman oluşturulur.

Malzeme Püskürtme

Malzeme püskürtme işleminde fotopolimerler başlangıç malzemesi olarak kullanılır. Malzeme ısıtılır ve baskı kafasına beslenir. Bu, ofis veya evdeki bir mürekkep püskürtmeli yazıcıya benzer şekilde çalışır. Isıtılan malzeme ince damlacıklar halinde atomize edilir ve katmanlar halinde uygulanır.

Elektron ışını eritme (EBM)

Elektron ışını eritme (EBM), başlangıç malzemesi olarak toz formunda iletken malzeme gerektirir. Bu metal tozu yüksek enerjili bir elektron demeti ile bombardımana tutulur ve eritilir. Her bir önceki katman yenisiyle birlikte eriyerek katı bir gövde oluşturur.

3D yazıcı ile hangi malzemeler basılabilir?

3D baskıda malzeme seçimi, kullanılan 3D baskı sürecine de bağlıdır. Bazıları çok çeşitli malzemeleri basabilirken, diğer süreçler ciddi şekilde tehlikeye giriyor. Günümüzde mevcut olan mürekkep püskürtmeli ve lazer yazıcılara benzer şekilde, yalnızca ilgili üreticinin malzemesini işleyebilen 3D yazıcılar da vardır. Çoğu durumda, 3D baskı da bir çip ile uygulanmaktadır. Örneğin, malzeme türü ve malzemenin miktarı bunun üzerinde saklanır.

Birçok malzemeyi avantajları ve dezavantajlarıyla ve ayrıca yazıcı ayarlarıyla ilgili çeşitli ipuçlarıyla zaten açıklıyoruz. Ayrıca, tarif edilen malzemenin 3D baskıda (ve 3D baskı olmadan günlük yaşamda) nasıl kullanıldığını göstereceğiz.

3D baskı avantajları

• Daha az atık
• Alet maliyeti yok
• Yüksek proses hızı
• Bireysel ürünler – “parti büyüklüğü 1
• Karmaşık tasarımlar

3D baskının avantajları ve dezavantajları 3D Baskı: Avantajlar ve Dezavantajlarmakalesinde ayrıntılı olarak bulunabilir.

3D baskının dezavantajları

• Büyük miktarlar için yüksek maliyetler
• Sınırlı malzeme ve renk seçeneği
• Doğruluk
• Sınırlı stabilite

3D baskı uygulama alanları

“3D baskı nerede kullanılıyor” sorusuna verilecek kısa bir cevap “neredeyse her yerde” olacaktır. Ama bunu kendim için bu kadar kolaylaştırmak istemiyorum.

Şu anda 3D yazıcılar aşağıdaki alanlarda veya endüstrilerde kullanılmaktadır:

Mimarlık ve 3D baskı

Geçmişte, mimaride ölçekli modeller oluşturmak uzun bir süreçti. Elbette müşterinize burada biraz daha az boya ya da şurada bir duvar var diyemezsiniz ve bu nedenle bu tür modeller en küçük ayrıntısına kadar özenle elle inşa edilir. Müşteri hala değişiklik istiyorsa ne oldu? Şu anda bunu hayal etmek bile istemiyoruz. Günümüzde hem büyük mimarlık firmaları hem de bağımsız mimarlar 3D baskı kullanarak hızlı ve kolay bir şekilde model üretebiliyor. Bunun için sadece CAD verilerine ihtiyacınız vardır ve ayrıca değişiklikler yapıldığında geleneksel yönteme göre daha hızlı bir şekilde yeni modeller üretebilirsiniz. 3D baskı sürecine bağlı olarak, çeşitli cephe renklerini vb. iletmek de mümkündür.

Otomotiv endüstrisinde eklemeli üretim

Diğer sektörler 3D baskıyı yeni yeni tanımaya başlarken, otomotiv sektörü bu teknolojiyi “erken benimseyenlerden” biri. Örneğin, prototipler ve prefabrik parçalar motor sporlarında nispeten erken bir dönemde kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde, ağırlıktan tasarruf etmek ve nihayetinde yakıt maliyetlerini düşürmek için bileşenler 3D baskı kullanılarak birkaç ayrı parçadan üretilmektedir. Alman otomobil üreticisi Porsche de klasik otomobillere yedek parça üretmek için 3D baskı kullanıyor. Bu sayede depolama maliyetlerini düşürüyor ve sadece talep üzerine üretim yapıyorlar.

Daha fazla bilgi için: Porsche Klasik Programı

Havacılık ve uzay endüstrisinde 3D baskı kullanımı

Otomotiv endüstrisi gibi havacılık ve uzay şirketleri de prototip ve bitmiş parça üretiminde 3D baskıyı benimsemekte hızlı davrandılar. En sevdiğim uzay şirketi olan Elon Musk'ın SpaceX'i, SuperDraco motorunun motor odacıklarını oluşturmak için 3D baskı kullandı. SuperDraco Dragon uzay aracına monte edildi. Bu karar, teslim süresini büyük ölçüde kısalttı. Motor bölmeleri yüksek performanslı bir süper alaşım olan Inconel‘den basıldı ve testlerde kendilerini birkaç kez kanıtladılar.

Tıp ve 3D Baskı – Bir Rüya Takım mı?

Neredeyse başka hiçbir alan 3D baskıdan tıp kadar faydalanmıyor. Bu alan çok büyüktür ve bu nedenle olasılıklar neredeyse sonsuzdur.

Tıbbın 3D baskı ile hızlanacak olası alanlarından biri de diş teknolojisidir. Örneğin, ateller veya delme şablonları artık 3D yazıcılarla üretilebiliyor. İmplantlar için delme şablonları kullanılır. Burada matkabın yerleştirildiği açının mükemmel bir şekilde ayarlanması önemlidir. Çenenin 3D görüntüsü oluşturulursa, şablon buna uyacak şekilde tasarlanabilir. Bu durumda diş hekiminin “sadece” matkabı kullanması gerekir. Dahası, teknoloji o kadar ilerledi ki artık bununla kronlar da üretilebiliyor. Giderek daha küçük ve daha güçlü hale gelen işitme cihaz larından da bahsetmek gerekir. Bunlar da uzun süredir 3D baskının bir sonucu. İlgili kulağa uyarlanmış, sadece kişiye özel işitme cihazları değil, aynı zamanda mümkün olan tüm renklerde işitme cihazları da mümkündür. Özellikle çocuklarda, işitme cihazlarının en sevdikleri renkte olması kabul edilebilirliği artırabilir.

Katmanlı üretim ile ürün tasarımı

Ürün tasarımcıları, daha sonra potansiyel müşterilerden oluşan bir test grubuna gösterecekleri test ürünlerini basmak için 3D baskıyı kullanırlar. Örneğin, bir seramik banyo üreticisi, bir banyonun çeşitli tasarım varyantlarını oluşturmak için BigRep'i kullanıyor. Bunlar daha sonra farklı gruplara gösterilir. En popüler varyantlar devam eder ve böylece bir tasarım, pahalı araçlar kullanılmadan hedef kitlenin ihtiyaçlarına göre optimize edilebilir ve uyarlanabilir.

Makine mühendisliğinde 3D baskı – 3D yazıcılar orada nasıl kullanılıyor?

3D baskı maliyetleri düşürür. Ürün tasarımında olduğu gibi, mühendisler bir soruna farklı çözümler tasarlayabilir ve 3D yazdırabilir. Dokunsal geri bildirim sağlayarak ve ayrıca mekanik parçaların hareket dizilerini görüntüleyerek, nihai ürünler üretilmeden çok önce birçok sorun tespit edilebilir ve ortadan kaldırılabilir.

Model yapımı – bir hayalin gerçekleşmesi

Model yapımcıları 3D baskının ya da daha doğrusu uygun fiyatlı 3D yazıcı kitlerinin icadına sevinmiş olabilirler. Şu anda insanların kendi yaratıcılıklarını 3D baskı gibi yaşamalarına olanak tanıyan başka bir teknoloji yok. 3D yazıcı şablonları internet üzerinden değiştirilebilir ve düzenlenebilir. Günümüzde sadece trafik ışıkları, köprüler ve rampalar gibi model yapımına yönelik “aksesuarlar” basılmıyor. Örneğin Daniel Norée, 2013 yılında Open R/C projesini başlattı ve bu Formula 1 aracını projenin bir parçası olarak yarattı. Veriler ücretsiz olarak herkesin kullanımına açıktır. ➡ Daniel'in ana sayfasına threedom'dan daha fazla bilgi: ➡ 3D baskı uygulamaları

3D baskı için sırada ne var?

Tüketici pazarında yılda 300.000 3D yazıcı satıldığı tahmin ediliyor. Piyasayı biraz takip eden herkes bu sayının sürekli arttığını bilir. 3D Hubs bu sayının her yıl iki katına çıkmasını bekliyor. Bu büyük bir duyuru. Benimki gibi bloglar, farklı 3D yazıcı türlerinden oluşan ormanda gezinmenize yardımcı olmak için var.