3D Yazıcılarda Yaygın Olarak Kullanılan Hammaddeler

Üç boyutlu yazıcılar farklı imalat yöntemlerini kullandığından bahsetmiştik. Buraya tıklayarak ulaşabilirsiniz. FDM teknolojisinden yararlanarak baskı yapan üç boyutlu yazıcıların kullandıkları hammaddelere filament denir. Filamentler ergitilmek suretiyle nozul adı verilen uçtan çıkarak model, yazıcının tabla üzerindeki hareketleriyle katman katman oluşmaya başlar.

Peki nedir bu filament ? 

Filamentler yazıcınızın ekstruderinden giriş yapıp, ekstruder içerisinde ergitilip, nozuldan ergiyik halde çıkar. Üreticiler tarafından standart olarak 1.75 mm ve 3.00 mm çaplarında olmak üzere farklı kilogramlarda veya farklı uzunluklarda satışa çıkarılır. Filamentler arasından en yaygın olarak kullanılanları ABS ve PLA'dır. 

👉PLA Filament

Bitkisel bazlı olan PLA (Polilaktik asit) bir çeşit bioplastiktir. Sağlığa herhangi bir zararı bulunmadığından dolayı günümüzde yazıcı kullanıcıları tarafından yaygın olarak kullanılmaktadır. Geri dönüşümü mümkün bir malzemedir. PLA'nın baskı sırasında ihtiyac duyduğu ideal sıcaklık ise 180-210 santigrat derecedir ve ısıtmalı tablaya ihtiyaç duymaz. Ayrıca çok geniş renk seçeneği bulunmaktadır.

👉 ABS Filament  

ABS (akrilonitril bütadien strien) petrol bazlı bir plastiktir. Oldukça sağlam olan ABS baskı için ısıtmalı tablaya (heated bed) ihtiyaç duymaktadır. Mat bir görünüme sahip olan ABS'in ideal baskı sıcaklığı ise 250-260 santigrat derecedir. Aynı şekilde PLA gibi günümüzde oldukça yaygın kullanılan filamentlerdendir. 

3 BOYUTLU YAZICILARA BAŞLANGIÇ SETİ

Eğer üç boyutlu yazıcı kullanımında yeniyseniz, başlangıç seti olarak aşağıdaki malzeme listesini temin etmeniz size faydalı olacaktır.

MALZEMELER

1. Maskeleme Bandı
Maskeleme bandı, baskı tablası için kullanılan en temel kaplama malzemesidir. Baskı tablası üzerini maskeleme bandı ile kaplamanız; üç boyutlu baskılarınızın tablaya daha kolay yapışmasını ve tabla temizliğini kolaylaştıracaktır.

2. Kapton Bandı

Kapton bantlar, baskı tablasını kaplamak için kullanılan diğer bir bant çeşididir. Ama maskeleme bandının aksine, kapton bantlar yüksek sıcaklıklara dayanabilir. 

Kapton bandı çoğu zaman ABS filament kullanılacak baskılar için önerilir. Çünkü ABS baskıların tablaya daha iyi yapışmasını sağlamak için tablanın ısıtılması gerekmektedir. Eğer PLA filament kullanarak baskı alacaksanız maskeleme bant tercih etmelisiniz.

3. Yapıştırıcı

Üç boyutlu yazıcılar da baskı alabilmek için ihtiyacınız olan temel malzemelerden birisidir. Baskı tablasına modelinizin yapışmasını sağlamak için tabla üzerindeki bant kaplamanın üzerine stick yapıştırıcılar yada saç spreyi sıkmanızı tavsiye ederiz.

4. Cımbız Seti

Üç boyutlu yazıcılarda baskı öncesinde ekstruderden akan filamenti almakta çok kullanışlı. Ekstruder baskı öncesi yüksek sıcaklıklara çıktığı için nozul içerisinde baskılarınızdan kalan filament sızabiliyor. Bu filamenti nozul ucundan baskı öncesi dikkatlice almanız gerekmektedir. 

5. Palet Bıçak

Bazen baskı sonrasında modelinizin yazıcı tablasına çok iyi yapıştığına ve elinizle çıkarabilmenizin mümkün olmadığını görebilirsiniz. Bu durum da tabla üzerindeki modelinizi zarar vermeden palet bıçak yardımıyla kaldırmalısınız.

6. Kalem Neşter

Yazıcınız baskı sırasında modelinizin şekline göre destek baskılar yapabilir. Baskı sonrası bu destek baskıları modele zarar vermeden çıkartabilmenin en kolay yolu kalem neşter kullanmaktır.

7. Zımpara / Boya

Baskı sonucunda elde ettiğiniz modellerin, yüzey hassasiyetini artırmak isterseniz, 220'den 1000'e kadar çeşitli kalınlıklardaki zımparaları kullanmanızı tavsiye ederiz.

Ayrıca istediğiniz renkteki filamenti her zaman bulamayabilirsiniz. Bu durumda modelinizi oje veya sprey boya ile dilediğiniz renge boyayabilirsiniz.

👉ABS filament kullanarak yaptığınız baskıların yüzey kalitesini artırmak için aseton kullanabilirsiniz. Modeli aseton içerisine daldırmak yada asetonlu mendille silmek işinize yarıyacaktır.

8. Tornavida & Alyan Seti

Eğer tornavida ve alyan setine sahip değilseniz hemen çeşitli büyüklüklerde bir set edinmelisiniz. Çünkü üç boyutlu yazıcının sürekli çalışan aksamlarında ki vidalar zamanla gevşeyebilir. Bu durumda yazıcınızdan tam performans alamazsınız ve hatta bozulmasına, kırılmasına sebep olabilirsiniz. Böyle durumları engellemek için yazıcınızı kullanma sıklığınıza bağlı olarak haftalık ve ya aylık olarak kontrol etmelisiniz.

9. Nem Alıcı Tablet

Farklı renklerde ve farklı çeşitlerde filamentleri kullanabilirsiniz. Bu yüzden kullanmadığınız filamentleri kutusu içerisinde saklarken nem alıcı tableti beraberinde bulundurmalısınız. Çünkü filamentler zamanla havadaki nemi bünyesine katarak, modelinizde istemediğiniz bozukluklara ve hatalara neden olabilir.

MUTLU YILLAR !

RepRap NEDİR ?

RepRap insanlığın ilk genel amaçlı kendini kopyalayabilen üretim makinesidir.

RepRap masa üstü kullanımı için serbest bir plastik obje yazıcısıdır. Zaten RepRap'te bir çok plastik parçadan oluşmaktadır ve RepRap yine kendisi bu parçaları ve kendi RepRap oluşturma kitini yazdırabilir. Parçaları birleştirip yine bir RepRap yazıcı elde edebilirsiniz bir arkadaşınıza verebilirsiniz. Ayrıca kullanışlı bir çok materyal yazdırabilirsiniz. RepRap bir türetim makinasıdır, ve her kesim için çok faydalı olabilir. Siz de kendinize hitap eden bir çok şeyi bu yazıcı ile üretebilirsiniz.

RepRap.org bir topluluk projesidir. Bunun anlamı bu site de dahil herşeyi düzenleyebilirsiniz, daha iyi hale getirebilirsiniz, kendinize ait yeni sayfalar oluşturabilirsiniz.

Topluluk portalımızda daha fazla bilgi bulablir ve girişimimize siz de dahil olabilirsiniz.

HABER 👉 3D YAZICILAR ARILARA YARDIM EDECEK

Son zamanlarda doğada en büyük problemlerden birisi bildiğimiz gibi canlıların bazılarının neslinin tükenme sorunu. Bu sorun farklı yöntemlerle çözülmeye çalışılıyor fakat teknoloji el atınca durum boyut değiştirecek gibi duruyor. Arıların işini kolaylaştıracak bu hikaye nasıl başladı merak ediyorsanız, işte başlangıç noktası ve teknolojinin geldiği yer: Auckland Teknoloji Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, 3D yazıcı ile bir bal peteği oluşturarak bir bağlamda arıların işini hızlandıracak. Bal peteği üretme konusunda arıların çok fazla zaman harcadıklarına dikkat çeken araştırmacılar, bu sürenin ''polen taşıma'' işindeki verimi düşürdüğünü gözlemlemiş. Çözüm olarak ise 3D yazıcılar devreye sokulmuş. 3D yazıcılar sayesinde üretilen bal peteği, arılara polen taşıma konusunda ciddi bir zaman kazancı sağlamış ve 1 hafta sonunda arıların verimi, ciddi oranda artmış. Bu tarz bir gelişmeler, gerçekten umut verici. 

Haber kaynağı👉 http://www.3dmaster.com.tr/tr-tr/3d-yazici-haberleri/3d-yazicilar-arilara-yardim-edecek

3D YAZICILARDA ÜRETİM YÖNTEMLERİ

STEREOLİTOGRAFİ (STEREOLITHOGRAPHY-SLA)

Bu yöntem bir lazer kaynağından elde edilen ışık enerjisi ile sıvı haldeki fotopolimer yüzey taranır. Taranan kısımlar sertleştikten sonra platform bir katman kalınlığı kadar aşağı iner ve yeni bir fotopolimer katman lazer ışığıyla taranır. Bu işlemler tasarlanan tüm katmanlar bitene kadar tekrarlanır. İnşa işlemi bitince model fotopolimer havuzdan çıkarılır. Şekil 1’de Stereolitografi yönteminin temsili resmi gösterilmiştir.

Şekil 1

ERİYİK YIĞMA TEKNİĞİ (FUSED DEPOSITION MODELING-FDM)

FDM tekniğinde tel şeklindeki plastik veya mum malzeme bir nozul içerisinden ekstrüzyon edilir. Nozul içerisinde malzemeyi ergime noktasının üzerinde bir sıcaklıkta tutacak bir ısıtıcı vardır. Bu ısıtıcı vasıtasıyla eriyen malzeme nozul içerisinden aktıktan sonra sertleşmekte ve altındaki katmana yapışmaktadır. Bu şekilde bütün katmanlar oluştuktan sonra işlem tamamlanmaktadır Şekil 2’de FDM tekniği gösterilmiştir.

Şekil 2

SEÇİCİ LAZER SİNTERLEME (SELECTIVE LASER SINTERING-SLS)

SLS yönteminde modelin oluşturulacağı haznenin üzerine kolayca eriyebilen ince toz tabakası serilmekte daha sonra ısı üreten CO2 lazer ile toz üzeri taranmaktadır. Lazerin toz ile etkileşimiyle tozun sıcaklığı ergime noktasının üzerine çıkmakta ve ergiyen toz kısa sürede katman oluşturmaktadır. Katman tamamen oluşunca yardımcı bir mekanizma ile ek toz tabakası, taranan katmanın üzerine serilmekte toz tabakası tekrar lazer ile taranarak yeni katmanların oluşturulması işlemi model tamamlanıncaya kadar devam etmektedir. Şekil 3’de seçici lazer sinterleme sisteminin temsili gösterimi sunulmuştur.

Şekil 3

ÇOK TABAKALI NESNE ÜRETİMİ (LAMINATED OBJECT MANUFACTURING-LOM)

LOM yönteminde katman malzemesi olarak kağıt kullanılmaktadır. Bu method, kağıtların yapıştırılıp kesilmesi prensibine dayanır. Kağıt sıcak silindir vasıtasıyla serilir ve yapıştırılır. Silindir kağıt üzerine sıcaklık ve basınç uygulanır, ince termoplastik yapıştırıcı tabaka yüzeyi yapıştırır. Yeni tabaka yapıştırıldıktan sonra CO2 lazer yardımıyla tabaka kesilir. Geriye kalan kağıt malzeme ortamdan atılır. Bütün tabakalar tamamlanana kadar bu işlemler devam ettirilir ve böylelikle parça tamamlanır. Şekil 4’de çok tabakalı nesne üretim tekniği gösterilmiştir.

Şekil 4

METAL LAZER SİNTERLEME ( DIRECT METAL LASER SINTERING-DMLS)

Bu teknikte ilk olarak çelikten yapılmış levha XY tablasının üzerine yerleştirilir ve seviyesi ayarlanır. Sonra toz tabaka (yaklaşık olarak 50 mikrometre kalınlığında) bu levhanın üzerine yardımcı mekanik elemanlarla serilir. Lazer ile toz yüzeyin gerekli yerleri taranarak lazerin verdiği enerjiyle toz parçacıkları birleşir. Lazer taramasından sonra platform 50 mikrometre aşağı indirilir ve yeni toz tabakası bir önceki tabakanın üzerine serilerek aynı işlemlere üretilecek model tamamlanıncaya kadar devam edilir.

Şekil 5

ELEKTRON IŞINLA ERİTME ( ELECTRON BEAM MELTING-EBM)

EBM tekniği, yoğun metal tozlarını güçlü bir elektron ışınıyla eriterek katmanlar halinde modelin oluşturulması ilkesine dayanmaktadır. Şekil 6’da EBM tekniği temsili olarak görülmektedir.

Şekil 6

SYRINGE EXTRUSION

Hemen hemen her şırınga başlığıyla donatılmış tüm yazıcılarda kullanılabilir. Çimento, kil, silikon gibi malzemelerle üretim yapılmasına olanak tanır. Ayrıca çikolata, peynir, hamur gibi gıdalarda bu sistem ile yazdırılabilir. Çalışma mantığı FDM ile aynıdır.

Şekil 7

ÜÇ BOYUTLU YAZICI TİPLERİ

Üç boyutlu yazıcılar iki tip olarak kullanılmaktadır.

KARTEZYEN TİPİ ÜÇ BOYUTLU YAZICI

Kartezyen 3D printerlar kartezyen koordinat sistemini kullanırlar yukarı aşağı, sağa sola, öne arkaya olarak (X-Y-Z düzlemlerinde) hareket ederler. Bu sistem bir nesneyi a noktasından b noktasına götürmek için en kolay yoldur. Çünkü her düzlemde düz bir çizgi izlenir. Bu tip yazıcılarda ekstruder ve tabla hareket eder. Özellikle tablanın ileri geri hareket ettiği sistemlerde ürün kalitesinde düşme gözlenebilir. Tablanın Z ekseninde hareketli olması (aşağı doğru hareket etmesi) daha kaliteli sonuçlar verir.

DELTA TİPİ ÜÇ BOYUTLU YAZICI

Delta tip 3d yazıcılar delta robot konseptine göre çalışırlar. Delta robotların endüstride birçok kullanım alanı vardır. Bu robotlar özellikle küçük ve hafif objeler ile yapılan çalışmalarda kullanılırlar. 3 kolu bulunan bu tipler bir başlıkta birleşirler ki 3 boyutlu yazıcılarda bu başlık yazıcının ekstruderi oluyor. Her bir kol, hareketli bir taşıyıcıya bağlı olarak yukarı ve aşağı yönde hareket ediyor. Motorlar genellikle tablanın altında bulunuyorlar ve kolların hareket etmesini sağlıyorlar. 3 kol da birlikte hareket ederek objenin üretilmesini sağlıyor. Tablanın dolayısıyla objenin hiçbir şekilde hareket etmemesi ürün kalitesinin oldukça iyi olmasını sağlıyor.

ÜÇ BOYUTLU YAZICILARIN TARİHSEL GELİŞİMİ

  Üç boyutlu yazıcılar ilk olarak 1970’li yılların sonlarına doğru bilim dünyasının gündemine yerleşmeye başlamıştır. O yıllarda boyutsal anlamda çok büyük olup oldukça pahalı makinelerdi. İlk üç boyutlu yazıcı Charles Hull tarafından 1984 yılında geliştirilip imal edilmiştir. 1986 yılında üç boyutlu yazıcı üretmek için ilk şirket kurulmuştur. 1988 yılında kurulan bu şirket tarafından geliştirilen SLA-250 adında üretilen ilk üç boyutlu yazıcı geliştirilmiştir. Ve yine aynı yıl içerisinde Selective Laser Sintering (SLS) ve Fused Deposition Modeling (FDM) teknolojileri keşfedilmiştir. 1933 yılında Massachusett Institute of Technology (MIT) iki boyutlu yazıcılar da kullanılan injet teknolojisinden yola çıkarak yeni bir teknoloji geliştirdi ve buna 3 Dimensional Printing (3DP) ismi verildi. İlk renkli üç boyutlu baskılar bu yazıcılarda üretildi.1995 yılında Z Corporation firması yüksek çözünürlüğe sahip ürünler üreten ilk üç boyutlu yazıcıyı tasarladı. Bu yazıcı aynı zamanda renkli basım yapabilme yeteneğine de sahipti. 2007 yılında Reprap adıyla ilk açık kaynak kodlu yazıcılar piyasaya çıkmaya başladı. Dolayısıyla üç boyutlu yazıcıları geliştirme imkanı hızla arttı. 2008 yılında Object Geometries şirketi, Connex500 ile aynı anda farklı malzemeler kullanarak ürün üretebildi. 2009 yılından itibaren Makerbot ve 3D Systems’in geliştirdiği Cubify gibi modeller sayesinde ev tipi üç boyutlu yazıcıların satışları giderek artmıştır.

3D Yazıcı Nedir ?

 Üç boyutlu yazıcılar endüstri alanında kullanılan geleneksel üretim yöntemlerine göre farklı teknikler kullanır. Üç boyutlu yazıcılar nesneleri keserek yada delerek şekillendirmek yerine dijital tasarımı katmanlar halinde lazer sinterleme, üst üste yığma, polimer sertleştirme gibi teknikler kullanarak şekillendirir. Üç boyutlu baskı teknolojilerinde en yaygın olarak kullanılan yöntem katmanlı üretim yöntemleridir. En çok kullanılanı ise plastik malzemenin ergitilerek katı nesneler oluşturulmasını sağlayan FDM yöntemidir.

Üç boyutlu yazıcılar genel olarak gövde, hareket eksenleri ve motorları, baskı tablası, nozul ucu ve elektronik kontrol ünitesinden oluşmaktadır. Gövde yazıcının motorlarını, eksenlerini, tablasını ve ısıtıcı ucunu taşıyan ana elemanıdır. Gövde kısmı yazıcının büyüklüğüne ve özelliklerine göre değişebilmektedir. Genel olarak plastik parçalar ve bunlar ile birleştirilen alüminyum parçalardan oluşmaktadır. Günümüzde yaygın olarak yapılan reprap yazıcı projelerinde daha çok gijonlar plastik bağlantı parçaları ve alüminyum sigma profiller ile gövdeler oluşturulmaktadır.

Baskı tablası, üzerinde yazıcının baskı alabilmesini ve modeli oluşturabilmesini sağlayan elemandır. Tabla ısıtmalı yada ısıtmasız olabilmektedir. Tabla ısıtmasız olduğunda ancak PLA benzeri yüksek ısı gerektirmeyen malzemelerin baskısı alınabilmektedir. Yüzeye yapışması için ısı gerektiren ABS gibi malzemeler yazdırılırken sorunlar çıkmaktadır. Model tabla ısınmadığı için tabladan ayrılıp baskı hatalarına neden olur. Tabla ısıtması için özel elektronik rezistanslı PCB devreler ya da içerisinde rezistans bulunan farklı tasarımlar yapılabilmektedir. Baskı tablası boyutu günümüzde pek çok yazıcı için 20 cm ya da daha küçük tablalar kullanılmaktadır.

Nozul sistemi plastik enjeksiyon sistemlerinde de kullanılan mantığı kullanmaktadır. Bu uç, sistemin içerisine transfer edilen kablo şeklindeki filament hammaddeyi ergiterek daha küçük boyutlarda enjekte etmek suretiyle katmanları ve sonuçta modeli oluşturmaktadır.

Üç boyutlu yazıcının eksenleri nozul ucunun hareket etmesi ve bu hareketi istenilen şekilde yapabilmesini sağlayan elemanlardır. Eksenler genellikle triger kayış ve kasnak ile hareket etmektedir. Triger kayış kasnak kullanılan eksenlere yüksek hız imkânı vermektedir. Kartezyen tipi yazıcılar için geçerli olan bu eksenler, delta tipi yazıcılarda değişmektedir. Delta yazıcılar üç eksen hareketini de kayış kasnak sistemi ile yapmaktadır. Bu özellikleri de onlara yüksek hız ile yazdırabilme imkânı vermektedir.

Üç boyutlu yazıcıların önemli elemanları motor ve elektronik kontrol ünitesidir. Motorlar hareket eksenleri üzerlerindeki kayış kasnak ve vidalı milleri hareket ettiren elemanlardır. Genelde adım (step) motorlar kullanılır. Bu motorlar dönme hareketleri ile yazıcının hareketlerini gerekli hassasiyet ile yapabilmeyi sağlamaktadır. Adım adım hareket edebilmesi küçük hareketler için imkân vermektedir. Motorlara ek olarak elektronik kontrol ünitesi ise yazıcı da bulunan ısıtıcı uç, baskı tablası ve motorları kontrol eden diğer sistem elemanıdır. Genellikle kontrol ünitesi olarak arduino ve sanguinololu isimli kartlar kullanılmaktadır. Arduino kartı daha yaygın bir kullanıma sahiptir. Bunun nedeni üzerinde ramps kartı ile birleştirilerek daha çok destek ve özelliğe sahip olmasıdır.

Muhammet Ali Özdemir

Hitit Üniversitesi

Metalurji ve Malzeme Mühendisliği