Haber 3 Boyutlu Yazıcıların Gelişim Süreci ve Tarihi

Günümüz teknolojisinde 3D Printer olarak bilinen 3 boyutlu yazıcı, bilgisayar destekli programların kullanılmasıyla dijital olarak elde edilen modelleri plastik, metal vb. gibi malzemeleri baskı esnasında ergitip kullanarak 2 boyutlu bir düzlemde her bir katmanı üst üste gelecek şekilde ince tabakalar oluşturarak 3 boyutlu bir nesne meydana getiren bir tip yazıcıdır.

Her sektörde ürün geliştirme sürecinin kısaltmaya yönelik yeni üretim teknolojileri olanaklarının artmaya devam ettiği gözlenmektedir. Günümüz üretim dünyasında firmaların rekabetçi kalabilmeleri için ürünün pazara sürüm sürecini kısaltması önem arz etmektedir. Yeni bir ürün tasarlama ve geliştirme süreçlerinde meydana gelebilecek problemlerin başlangıçta öngörülmesi ve oluşan problemlere ait çözüm yollarını hızlı bir şekilde belirlenmesi üç boyutlu yazıcı teknolojileri ile mümkün olabilmektedir. Bilgisayar ortamında oluşturulan tasarımların seri üretime geçmeden önce prototiplerinin hazırlanarak gerekli testlerin yapılması üretim sürecindeki karşılaşılabilecek problemlerin çözüm sürecini kısaltmaktadır.

Üç boyutlu yazıcının başlangıcı 1970’lerin sonlarında olsa da ilk defa bir katı maddenin yazdırılma işlemi 1982 yılında Hideo KODAMA tarafından yapılmıştır. 3D Systems Corp.’un kurucusu Charles HULL tarafından ilk üç boyutlu yazıcı 1984 yılında üretilmiştir. O yıllardaki teknolojiyle üç boyutlu yazıcılar boyutsal anlamda çok büyük ve maliyetlerinin yüksek olması nedeniyle ağırlıklı olarak prototip üretiminde kullanılmıştır.

3 BOYUTLU YAZICILARIN ÇALIŞMA PRENSİBİ​

Karmaşık nesneleri Digital ortamdaki bilgisayar destekli tasarım dosyalarını kullanarak 3D yazıcılar kullanarak elde edilebilmektedir. Üç Boyutlu yazdırma teknolojileri kapsamında, Üç Boyutlu yazıcılar, modelleme yazılımları, tarayıcılar ve mürekkep (Filament) bulunmaktadır. Üç boyutlu yazıcı tasarımında Autocad, 3DS MAX, SketchUp,

Ziyaretçiler için gizlenmiş link, görmek için Giriş yap veya üye ol.

, Autodesk123D, Solid gibi yazılımlar kullanılmaktadır.

Yazdırılacak nesnenin üç boyutlu modeli bilgisayarda bir tasarım programı yardımıyla veya tarayıcılar kullanılarak oluşturulur. Oluşturulan bu model dosya olarak üç boyutlu yazıcıya aktarılır. Bu aşamadan sonra özel dilimleme programları aracılığıyla dilimleme işlemi gerçekleştirilerek katmanlarına ayrılır. İnce tek (filament) olarak adlandırılan üç boyutlu mürekkep hammaddesini kullanarak dijital modeller nesnelere dönüştürülür. Üç boyutlu yazıcılarda hammadde olarak plastik toz, reçine, oyun hamuru, seramik, metal, yiyecek malzemeler, biyomateryal malzemeler, çimento, cam, çeşitli metaller, metal alaşımları ve bileşik malzemeler kullanılmaktadır. Genelde en çok tercih edilen yazdırma materyali dayanıklılığı ve sertliği ile bilinen plastiktir. Plastik malzeme ince katmanlar halinde üst üste işlenerek yazdırma işlemi ile nesnenin üç boyutlu modeli oluşturulur.

Katmanlı Üretim Süreci​

Katmanlı/eklemeli üretim (hızlı prototipleme/3B baskı), katı bir nesne oluşturmak için bir malzemenin katmanlarının oluşturulduğu bir üretim yöntemidir. İlk CAD tasarımından 3B basılı parçaya kadar, eklemeli imalat genel bir dizi adım izler.

1. CAD​

Dijital bir model üretmek, eklemeli üretim sürecinin ilk adımıdır. Dijital bir model üretmenin en yaygın yöntemi bilgisayar destekli tasarımdır (CAD).

Katmanlı imalat için tasarım yapılırken değerlendirilmesi gereken birkaç tasarım hususu vardır. Bunlar genellikle özellik geometrisi sınırlamalarına ve/veya kaçış deliği gereksinimlerine odaklanır ve teknolojiye göre değişir.

2. STL dönüştürme ve dosya işleme​

Katmanlı üretim sürecindeki geleneksel üretim metodolojisinden farklı olan kritik bir aşama, bir CAD modelini bir STL (stereolitografi) dosyasına dönüştürme gereksinimidir. STL, bir nesnenin yüzeylerini tanımlamak için üçgenler, çokgenler kullanır.

Bir STL dosyası oluşturulduktan sonra, dosya bir dilimleme programına aktarılır. Bu program STL dosyasını alır ve G koduna dönüştürür. G kodu, sayısal kontrol (NC) programlama dilidir. Otomatik takım tezgahlarını [CNC (Computer Numerical Control) makineleri ve 3B yazıcılar dahil] kontrol etmek için bilgisayar destekli imalatta [CAM (Computer Aided Manufacturing)] kullanılır.

3. Baskı​

3D baskı makineleri genellikle birçok küçük ve karmaşık parçadan oluşur, bu nedenle doğru bakım ve kalibrasyon, doğru baskılar üretmek için kritik önem taşır. Bu aşamada baskı malzemesi de yazıcıya yüklenir. Katmanlı imalatta kullanılan ham maddeler genellikle sınırlı bir raf ömrüne sahiptir ve dikkatli kullanım gerektirir. Bazı süreçler fazla yapı malzemesini geri dönüştürme yeteneği sunarken, tekrarlanan yeniden kullanım, düzenli olarak değiştirilmezse malzeme özelliklerinde bir azalmaya neden olabilir.

Çoğu katmanlı üretim makinesinin, baskı başladıktan sonra izlenmesi gerekmez. Makine otomatik bir süreci takip eder ve sorunlar genellikle yalnızca makinede malzeme kalmadığında veya yazılımda bir hata olduğunda ortaya çıkar.

4. Baskıların çıkarılması​

Bazı eklemeli üretim teknolojileri için baskının kaldırılması, basılı parçayı yapım platformundan ayırmak kadar kolaydır. Diğer daha endüstriyel 3B baskı yöntemleri için bir baskının çıkarılması, baskı malzemesinin içinde veya baskı tablasına takılıyken baskının hassas bir şekilde çıkarılmasını içeren oldukça teknik bir işlemdir. Bu yöntemler, karmaşık kaldırma prosedürleri ve yüksek vasıflı makine operatörlerinin yanı sıra güvenlik ekipmanı ve kontrollü ortamlar gerektirir.

5. Rötuş​

İşlem sonrası prosedürler yine yazıcı teknolojisine göre değişir. SLA, işlemden önce UV altında kürlenmesi gereken bir bileşene ihtiyaç duyar, metal parçaların genellikle bir fırında gerilmesinin giderilmesi gerekirken, FDM parçaları hemen işlenebilir. Desteği kullanan teknolojiler için bu, işlem sonrası aşamada da kaldırılır. Çoğu 3B baskı malzemesi zımparalanabilir ve son kullanım için bir baskı hazırlamak için yuvarlanma, yüksek basınçlı hava temizleme, cilalama ve renklendirme gibi diğer işlem sonrası teknikler uygulanır.



Belirli bir uygulama için en uygun Katmanlı Üretim (Additive Manufacturing-AM) sürecini seçmek zor olabilir. Mevcut 3B Baskı teknolojilerinin ve materyallerinin çok geniş yelpazesi, çoğu zaman bunların birkaçının uygulanabilir olabileceği anlamına gelir, ancak her biri boyutsal doğruluk, yüzey kalitesi ve işlem sonrası gereksinimlerinde farklılıklar sunar.

3 Boyutlu Yazıcılar ile Neler Yapılır?​

3 boyutlu yazıcıları günümüzde her alanda görmek mümkün. Giderek kullanımı yaygınlaşan üç boyutlu yazıcı modelleri imalat, sağlık, inşaat, otomotiv, giyim, eğitim, kalıp sanayi, savunma sanayi ve uzay çalışmaları gibi belli başlı endüstrilerde başarıyla ygulanır. Ancak tek kullanım olanı bunlarla sınırlı değildir. Ev tipi 3D yazıcılar günlük yaşamı renklendirmek veya evden para kazanmak isteyenler için de geçerli bir üretim modeli olmaya aday.

Örneğin, 3D yazıcı ile evinizde çikolata yapabilir, kendi işinizi geliştirebilirsiniz. Çocuklarınız için oyuncaklar veya ödevlerine katkı sağlayacak üç boyutlu maketler yapmayı da düşünebilirsiniz. Ev tipi 3 boyutlu yazıcılar ile vazo, saksı, kahve fincanı ve anahtarlık gibi dekoratif ürünler tasarlayabilir zevkinize göre benzersiz aksesuarlar yapabilirsiniz. 3 boyutlu ürün için sınırsız hammadde kaynağı olması tamamen hayal gücünüzü kullanarak dilediğiniz üretimleri yapmanıza olanak tanır.

Küçük boy 3 boyutlu yazıcılar pratik tüketim malları geliştirmek ve üretmek için de ideal bir çözüm oluşturur. Kablo düzenleyici, fermuar, tornavida, abajur, terlik, askı, bardak, güneş gözlüğü ve telefon aksesuarları gibi farklı ürünler için kullanıma uygun bir teknolojidir. Önemli olan ne üretmek istediğinize karar vermeniz ve buna uygun yazıcı tipini seçmenizdir.

Sağlık sektöründe üç boyutlu yazıcılar ile diş ve protez üretimi de sıklıkla yapılır. Bunun yanı sıra tıp öğrencileri için üç boyutlu organlar üzerinde çalışmalar da yapılır. Yeni ameliyat teknikleri üzerinde çalışmak için de yine üç boyutlu yazıcılar ile üretilen birebir prototipler gerçeğe yakın sonuçlar almak için yardımcı olarak kullanılır.

Otomotiv sektörü modifiye araç, yedek parça üretimi ve montaj aletleri üretiminde bu teknolojiden destek almaktadır. NASA uzaya gönderdiği 3D yazıcı ile astronotların kendi ihtiyaçları için gerekli ürünleri tedarik etmelerini sağlamıştır. Böylece uzay aracı ile dünyadan taşınan malzeme yükünü de azaltma avantajı kazanır.

Mimarlık ve inşaat sektöründe proje gelişimi ve mimari model maketleri 3D yazıcılar ile kısa zamanda üretilebildiği gibi, tasarımda detayları sunabilme avantajı da sağlar. Aynı zamanda dünya üzerinde az sayıda da olsa tamamen 3 boyutlu yazıcılar ile üretilmiş evler görmek de mümkün.

Giyim endüstrisi dev markaların öncülüğünde ayakkabı, eşofman ve kıyafetlerde bu teknolojiyi yaygın kullanmaya başlayan sektörler arasındadır. Enerji sektörü, havacılık ve elektronik alanında 3 boyutlu yazıcılar ile imal edilmiş ürünler giderek yaygınlaşmaktadır. Pil, anten ve güneş enerji cihazları belli başlı örneklerdendir.

Siz de bu teknolojileri keşfederek, evinizde ya da işinizde 3 boyutlu yazıcılar ile ihtiyaçlarınıza yönelik ürünler geliştirebilirsiniz.

2000'ler sonrası 3D Yazıcılar​

2000’lerin başlarından itibaren, 3D yazıcılar giderek daha fazla endüstriyel ve ticari uygulamada kullanılmaya başlandı. Havacılık, tıp, otomotiv ve tasarım endüstrileri, bu teknolojinin potansiyelini keşfetti. Özellikle 2009 yılında RepRap projesinin başlangıcı, açık kaynaklı 3D yazıcıların yaygınlaşmasına büyük katkı sağladı. Bu projenin sonucunda, bireysel kullanıcılar ve küçük işletmeler, kendi 3D yazıcılarını yapabiliyor ve bu teknolojiye daha fazla erişebiliyordu. Bu dönemde MakerBot ve Ultimaker gibi şirketler, masaüstü 3D yazıcıları piyasaya sürdü ve 3D baskı teknolojisi evlerimize girmeye başladı.

2000’lerin başlarından itibaren, 3D yazıcılar büyük bir dönüşüm geçirerek endüstriyel ve ticari dünyada hızla yaygınlaştı. Bu dönemdeki kilit gelişmeleri ve 3D yazıcıların yükselişini aşağıdaki başlıklar altında daha ayrıntılı olarak inceleyelim:

1. Endüstriyel Uygulamaların Yükselmesi​

2. Kişiselleştirilmiş Üretim​

3. Maker Hareketi ve Masaüstü 3D Yazıcılar​

4. Eğitim ve Ar-Ge​

5. Evdeki Kullanım ve Hobi​

3D Yazıcıların Bugünkü Etkileri​

Günümüzde 3D yazıcılar, birçok sektörde bir devrim yaratmış durumda. Hızlı prototipleme, kişiselleştirilmiş üretim, tıp alanındaki implantlar ve protezler gibi birçok uygulama 3D yazıcılar sayesinde mümkün hale geldi. Ayrıca, endüstriyel üretimde daha etkili ve tasarruflu üretim süreçleri sunmaktadırlar. Bununla birlikte, 3D yazıcıların geleceği hala çok heyecan verici ve araştırma ve geliştirme çalışmaları devam etmektedir. Yüksek hızlı baskı, daha büyük ölçekli baskı imkanları, biyobaskı ve uzayda kullanım gibi yeni alanlarda çalışmalar devam ediyor. Ayrıca, malzeme çeşitliliğinin artması ve tasarım yazılımlarının gelişmesiyle, 3D yazıcılar daha da yaygınlaşacak ve daha fazla fırsat sunacaktır.

3D yazıcılar, bugünkü teknoloji dünyasında büyük bir etki yaratmış ve birçok sektörde önemli değişikliklere neden olmuştur. İşte 3D yazıcıların bugünkü etkilerini ve gelecekteki potansiyellerini daha ayrıntılı bir şekilde inceleyen bir genişleme.