Merhaba sevgili okur, bu ay teknoloji köşemizde “Eklemeli İmalat Teknolojileri” hakkında fikir sahibi olmak üzerine buluştuk. Bir kısmımıza tanıdık bir kısmımızaysa yabancı gelen bu isim seni ürkütmesin. Esasında üç boyutlu yazıcıların da temelini oluşturan bir teknolojiden bahsediyor olacağız.

İmalat nedir?

İmalat, Türk Dil Kurumu tarafından “Ham madde işlenerek yapılan her türlü mal.” olarak tanımlanıyor. Hayatımızda kullandığımız ürünlerin birçok açıdan çeşitlilik göstermesinden hareketle farklı imalat yani üretim yöntemlerinin olduğunu düşünebiliriz. Cam bir bardağın, keten bir gömleğin, plastik bir kabın ya da karton kolinin aynı makinalarla aynı tesislerde üretilmesini beklememiz pek doğru olmaz. Sayılarını çoğaltabileceğimiz döküm, kaynak, lehim, sıcak ya da soğuk şekillendirme, haddeleme, tel çekme, talaşlı imalat, tornalama, frezeleme… gibi birçok üretim teriminden birini veya birkaçını daha önce duymuş olabiliriz. Tıpkı bu terimler gibi “Eklemeli İmalat” da sözlüğümüzde mevcut bir terim.

Eklemeli imalat ne demektir?

Eklemeli imalat, Amerikan Test ve Malzemeler Derneği'ne göre malzeme katmanlarını birleştirme işlemini karşılıyor. Uzunluğu, genişliği, derinliği olan 3 Boyutlu bir cisim düşünün. Bu cismin, kendisinden daha büyük bir cisimden fazlalıklarının atılmasıyla üretilmesi mümkün. Bunun yanı sıra aynı cismin yatay düzlemde katmanlara bölünmesi, her katmana karşılık gelen izdüşüm geometrilerinin ayrı ayrı inşa edilmesi, katmanların tamamının doğru sırada bir bütün haline getirilmesi de mümkün. İşte eklemeli imalat bu ikincisi. Son yıllarda ülkemizde de yaygınlaşan ve her geçen gün gelişen üç boyutlu yazıcılar bu esasa göre çalışıyor.

Üç Boyutlu Yazıcıların Tarihçesi

Üç boyutu yazıcıların tarihini ele alacak olursak; Charless Hull tarafından 1984 yılında ortaya çıkarıldığını görürüz. Üç boyutlu yazıcılar, ABD’de 3D Systems (3 Boyutlu Sistemler) şirketinin kurulmasıyla yeni bir sektör de doğurmuş. 90’lı yıllarda hızla ilerleyen bu teknoloji Amerika’da ilk renkli baskı alınmasını sağlamış. 2005-2007 yılları arasında yapılan çalışmalarda kendi parçalarını da imal edebilen yazıcılar üretilmeye başlanmış böylece bu teknolojinin yaygınlaşması kaçınılmaz olmuş.

Üç boyutlu yazıcılar nasıl çalışır?

Üç boyutlu yazıcıların; SLA, DLP, FDM, SLS, SLM, EBM, LOM teknolojileri olmak üzere farklı çeşitleri bulunur. En yaygın kullanılan teknolojiyse İngilizcesi “Fused Deposition Modeling” olan kaynaşmış biriktirme modellemesidir. (FDM)

FDM Teknolojisinde de genişlik (X), uzunluk (Y), derinlik (Z) eksenleri olmak üzere 3 eksende hareket sağlayan motorlar vardır. Bu motorlara ek olarak hammadde olarak kullanılan ürünü eriterek, yönlendirildiği koordinata, hammaddeyi akışkana yakın bir formda bırakan bir uç söz konusudur. (prob) Baskısı alınmak istenilen ürün bilgisayar ortamında tasarlanır. Bilgisayar ortamında tasarlanan ürünün üretilebilmesi için kullanıcıya; katman kalınlığı, baskı deseni, sıcaklık, hız gibi değerleri tanımlayabileceği ara yüz sunulur. Bu bilgiler kullanıcıdan alındıktan sonra arka planda çalışan yazılım vasıtasıyla ürün katmanlara ayrılır. Her katmandaki izdüşümlerin koordinatları belirlenir. Katmanların aşağıdan yukarıya doğru dizilmesiyle doğru sıra oluşturulur. Bunların neticesinde baskı işleminin yapılabilmesi için tertiplenen her adım, yazıcının okuyup çalıştırabileceği bir dil olan G Kodları ile ifade edilir. İlgili G Kodunun makine tarafından başlatılmasıyla baskı işlemi de başlamış olur.

Bu tip yazıcılarda alüminyum, karbonfiber, termoplastik gibi birçok hammadde kullanılabilir. En yaygın olanı termoplastiktir. Termoplastik, ısıtıldığında homojen bir sıvı haline gelen ve soğutulduğunda sertleşen polimer reçinelerinden üretilen bir plastik türüdür. Üç boyutlu yazıcılar için biçilmiş kaftandır.

Kalite, Sürdürülebilirlik ve Verimlilik

Üç boyutlu yazıcılarda üretilen ürünlerin her biri farklı koşullarda çalıştırılmak istenebilir. Bazı ürünlerde dayanıklılık gibi istekler ön plana çıkarken bazı özelliklerde yüksek veya düşük sıcaklıklarda çalışabilme yetkisi aranabilir. Elimizde bulunan teknolojilerde ürün gamının çoğuna hitap edebilmek mümkün ancak zaman içinde çeşitliliğin artacağını tahmin ediyoruz. Dolayısıyla üç boyutlu yazıcılardan çıkarılan cisimler kalite, sürdürülebilirlik ve verimlilik konularında geçer not alabilir.

Yakın zamana kadar üç boyutlu yazıcıların çoğunlukla son kullanıcıya hizmet eden ürünlerin imalatında kullanıldığına şahit olduk. Gelişen teknolojilerle birlikte üç boyutlu yazıcıların ve eklemeli imalat teknolojilerinin; makine imalatı, inşaat teknolojileri gibi birçok alanda yaygınlaşmasını böylece maliyet, zaman, kalite, sürdürülebilirlik, verimlilik konularında insanlığın daha da gelişme göstermesini bekleyebiliriz.

Her teknolojide olduğu gibi üç boyutlu yazıcıların da vezirlere yahut rezillere hizmet etmesi mümkündür, araçları değil kontrol edenleri yargılamak yahut takdir etmek zarurete haizdir. Unutmayalım ki ilim talep etmeyi üzerimize bir yükümlülük olarak kabul ediyoruz, diyerek; esen kalınız!