Tüm dünyada gelişim gösteren 3D teknolojileri, sağlık sektöründe protez el, kol ve bacak yapımında; otomotiv sektöründe fren diski, far, kumanda panelleri; havacılık sektöründe uçak prototipi üretiminde kullanılmaktadır. Peki bu teknolojiyi kullanmak çok mu zor? Bu teknolojiyi kullanarak kendi parçalarımızı üretemez miyiz?
Değerli okuyucular, ben Hasan Alper Karadeniz. Bağcılar Mesleki ve Teknik Anadolu Lisesi Uçak Bakım Alanı 12’nci sınıf öğrencisiyim. Bu yazımda; ülkemizde de halen gelişmekte olan 3D teknolojilerinden bahsederek 3D yazıcıların kullanımlarının aslında o kadar da zor olmadığını göstermek için örnek bir uygulamaya yer vereceğim.
Sizlerin de bildiği üzere günümüzde 3D yazıcılar sayesinde insanlar tasarımlarını kolayca hayata geçirebilmektedir. Daha az maliyet ve zamanla prototip ürünler imal edilebilmektedir. Örneğin; sağlık sektöründe protez el, kol ve bacak yapımında; otomotiv sektöründe fren diski, far, kumanda panelleri; havacılık sektöründe uçak prototiplerinde ayrıca günümüzdeki birçok takı ve aksesuarlarda 3D yazıcılar kullanılmaktadır. Hatta günümüzün büyük firmalarından Bugatti, Lockheed Martin ve BMW gibi şirketler; büyük ölçekte endüstriyel üretim için 3D teknolojilerini kullanmaktadır. Ayrıca basılabilir malzeme yelpazesi genişledikçe şirketler 3D teknolojilerini daha fazla kullanmaktadır.
3D yazıcıların gelişim evrelerini inceleyecek olursak, 3D yazıcıların başlangıcı 1970’li yılların sonlarına dayansa da ilk 3D yazıcı, 3D Systems Corparation’ın kurucusu Chuck Hull tarafından 1984 yılında üretilmiştir. 3D yazıcıların bu tarihlerden itibaren üretilmesine rağmen, adları özellikle 2010 yılından sonra duyulmaya başlamıştır. Bu durumun en önemli nedenlerinden birisi medyanın bu dönemde 3D ürünlere daha fazla odaklanmasıdır.
3D yazıcının günümüz teknolojilerindeki önemi, firmaların 3D teknolojilerine büyük yatırımlar yapmasını sağlamıştır.
Günümüzde 3D yazıcıların üretiminin oldukça basit olduğu ve hatta her yaştan kullanıcının kendi 3D yazıcısını imal edebildiği söylenebilir. 3D yazıcılarda baskıya verilecek ürünün doğru şekilde tasarlanması gerekir. Uygun şekilde tasarlanan tasarım, daha sonrasında 3D yazıcının anlayabileceği uygun bir formata çevrilir ve katmanlı üretim adı da verilen 3D baskı bölümüne geçilmiş olur. LOM, SLA, DLP, EBM, FDM, SLS, SLM; 3D yazıcıların en çok kullanılan çeşitleridir. Burada belirtmiş olduğum çeşitlerin her biri, aynı amaç için olsa da içerisinde kullanılan malzemeler ve çalışma şekilleri farklılık göstermektedir.
3D Yazıcıda Filament
Günümüzde kullanılan pek çok 3D yazıcıda üretim malzemesi olarak filament kullanılmaktadır. Peki filament nedir? Filament, 3D yazıcıların modellemesi için kullanılan termoplastik bir hammaddedir. Filament, granül halindeki malzemelerin farklı işlemlerden geçirilerek plastik tel haline getirilmesi ile oluşur. Filamentlerin PLA, ABS, PETG, TPE, PVA, PETT, PMMA, PC-ABS … gibi daha birçok çeşidi vardır. Filamentlerle ilgili önemli bir husus ise saklama yerleridir. Filamentler doğrudan güneş alan ve nemli ortamlarda bulundurulmamalıdır; aksi halde filament bayatlar ve kırılgan hale gelir.
Sağlıklı bir baskı için tabla yüzeyinin ve nozul ucunun kirli olmaması ve sterilize olması gereklidir. Ayrıca baskı ayarlarında bulunan katman kalınlığı, doluluk oranı, destek yapıları, hız, nozul sıcaklığı ve tabla sıcaklığı uygun değerlerde seçilmelidir; aksi halde imal ettiğiniz parçada istenmeyen imalat hataları görmeniz mümkündür.
3D Yazıcı ile Örnek Uygulama
Şimdi tüm yukarıda bahsi geçen özellikleri dikkate alarak örnek bir parça imal edelim. Bu örnek uygulamada seçtiğimiz filamentin türü PLA’ dır. PLA, düşük erime noktası, yüksek mukavemeti, düşük termal genleşmesi ve iyi katman yapışması nedeniyle 3D baskıda en yaygın kullanılan plastik filament malzemelerindendir. Fakat tavlanmadığı sürece zayıf ısı direncine sahiptir. Örnek uygulamamıza ilk olarak 3D yazıcımızda ve baskı malzememizde şu ayarları yaparak başlıyoruz:
• Tabla sıcaklığı: 60-75°C
• Nozul sıcaklığı: 200-230°C
• Katman kalınlığı: 0.2mm
• Dolgu: %30-40
• Doluluk şekli: Grid
• Destek yoğunluğu: %15
• Destek şekli: Zik Zak
• Yapıştırma: Açık
Çizimini kendi yaptığımız ürünü imal etmek istiyorsak kullandığımız çizim programlarına göre farklılıklar gösterse de genellikle File→Export→ sekmesinin altından STL, OBJ… gibi dosya uzantıları ile ürünün çıktı dosyasını oluşturmalısınız. Eğer ürünü kendiniz çizmeyip web üzerinden hazır alacaksanız dosya uzantılarının yine aynı formatlarda olmasına dikkat etmelisiniz.
Artık elimizde uygun formatta bir 3 boyutlu ürün çizimimiz var. İmalat safhamıza dilimleme programları ile devam ediyoruz. Bu sefer File→Import sekmesinden 3D çizim dosyasını açarız. Dosyayı açtığımızda karşımıza ilk olarak proje ekranı çıkmaktadır. Bu ekranın sol üst tarafından kullanacağımız yazıcı modelini seçeriz.
Modeli seçtikten sonra yazıcı ayarlarını yapabileceğiniz menü aktif hale gelecektir. Burada daha önce belirttiğimiz ayarlar girilir. Ayarları doğru girdiğimizden emin olduktan sonra slice sekmesine basarak dilimlemeyi başlatabiliriz. Sonrasında ön izleme ekranına geçerek imal edeceğiniz malzemenin katmanlı modellemesini göreceğiz.
Aslında dilimleme (slice) işleminde yaptığımız işlem; çizimimizi 3D yazıcının anlayacağı dile çevirmektir. Bunu yaparken üründe istediğimiz sağlamlığa göre doluluk oranı ve şeklini ayarlıyoruz. Ayrıca ürünün taban boyutunun dışına taşan kısımlar varsa ürünün bozulmaması için imalat bitince sökülüp atılabilecek desteğin şeklini ve yoğunluğunu ayarlarız.
Artık dilimleme programındaki dosyayı yazıcıya aktarma aşamasına geldik. Genelde SD kart veya flash bellek gibi depolama aygıtlarına imalat dosyasını kaydederiz. Depolama aygıtını 3D yazıcıya taktıktan sonra yazıcının menüleri ile devam ederiz. “Print”e basarak parçamızı yazdırmaya başlamadan önce diğer menüleri de inceleyelim.
Düzgün bir imalat yapmak istiyorsak yazıcı bakımlarını düzenli olarak yapmalıyız. Bunun için menümüzdeki “Settings” kısmı ile devam edelim.
“Leveling” sekmesinde yazdırma tablasının üç eksendeki seviye ayarını yaparız. İlk olarak yazıcı kafası yazıcının referans 0 olarak kabul ettiği konuma gelir. Ardından tekrar orta noktaya geri döner ve ekranda “Leveling” alt menüsü çıkar.
En soldaki Z+ ve Z- ok tuşları ile yazıcı kafası ile yazdırma tablası arasındaki mesafeyi ayarlarız.
“AUX leveling” moduna aldığımızda yazıcı kafası, sırayla 5 farklı konuma gider. Bu esnada her konumda yazıcı kafası ile yazdırma tablası arasındaki mesafe sıfır olmalıdır. Bunu kontrol ederken genellikle yazıcı kafası ve yazdırma tablası arasına bir kâğıt konulur. Her konumda bu kâğıdın tatlı sert şekilde hareket edip etmediği kontrol edilir. Sıkılık veya gevşeklik varsa yazıcı tablasının bağlı olduğu millerdeki somunları sıkarak veya açarak mesafe uygun hale getirilir.
“Measuring” moduna aldığımızda ise yazıcımız kendini 16 farklı konumda sıfırlar.
‘‘Temp’’ kısmında ise yazdırma kafası sıcaklığı, tabla sıcaklığı ve kasa sıcaklığı gibi ayarlamaları yaparız. Daha önceden bahsettiğimiz gibi birçok filament türü vardır. Her biri için eriyik haline gelme veya yazdırma tablasında tutunabilme sıcaklığı farklılık gösterir. “Automatic” kısmında kullanacağımız filamentin seçimini yaptığımızda filament kafası ve tabla sıcaklığı değerleri kendiliğinden ayarlanır. Manuel modda ise bu değerleri kendimiz gireriz.
Ayarlarımızı yaptıktan sonra “Print” kısmı ile yazdırmaya başlayabiliriz. Bul seçeneğine basarak depolama aygıtına kaydettiğimiz imalat çizim parçasını seçerek print’e basıyoruz. Baskımız başlayacaktır. Baskı esnasında filamentin her yere uygun şekilde yayıldığından emin olmalıyız. Eğer filament eşit şekilde yayılmazsa veya tablanın nozul ile arasındaki mesafe çok ise baskı hatalı olacaktır. Bu gibi durumda yazdırmayı iptal ederek tabla seviyelemesini yeniden yapmamız gerekir. Baskıya başlamadan yeterli miktarda filamentin olduğundan da emin olmalıyız. Aksi halde parçamız yarım kalabilir. Yeni nesil birçok yazıcıda flament bittiğinde yazıcı baskıyı durdurur. Bu durumda filament makarasını değiştirerek yazdırmaya devam edebiliriz.
Bu yazımızda keyifli bir hobi için ön bilgilendirme yapmış olduk. Yazımıza olumlu dönütler alırsak basit dilimleme programı kullanımları, 3D çizim önerileri, baskı ve yazıcı hataları ile devam etmeyi planlamaktayız. 3D yazıcılar ve imalat hataları ile alakalı sorularınız için bize ulaşabilirsiniz. Çalışma arkadaşlarımızla her türlü desteğe hazırız.