3D Yazıcı Nedir ?

DarkKnights · 7 May 2015

SigmaBot - Türkmalı 3D Yazıcı

3D Yazıcı bilgisayar üzerinde tasarlanmış ve ya 3 boyutlu olarak taranmış modelleri, bir çok farklı malzeme kullanarak çok hızlı ve ekstra bir kalıp yada fikstüre ihtiyaç duymadan üreten bir cihazdır
FDM teknolojisi ile çalışan 3D Yazıcılar genellikle ABS ve PLA gibi termoplastik polimer malzemeler kullanmaktadır. Filaman formundaki malzeme yüksek sıcaklığa sahip bir nozül yardımı ile eritilerek katmanlar halinde inşa edilir.
3D Yazıcılar ile üretim yapabilmek için öncelikle bir 3 boyutlu modele ihtiyaç vardır. Bu alanda kullanılabilecek yazılımlardan bazıları, AutoCAD, SolidWorks, Google Sketchup, Rhino3D. Bu yazılımlar ile tasarlanan modeller STL dosyası olarak export edilerek 3D yazıcılar ile üretilebilmektedir.

3 Boyutlu Üretim Nedir ?

3 boyutlu üretim, masaüstü imalat yada ingilizce "additive manufacturing" katkısal üretim olarak da bilinen bir üretim yöntemidir. Hızlı prototipleme olarak bilinen bu teknolojide 3 boyutlu bilgisayar tasarımı gerçek bir objeye dönüştürülür. 3 boyutlu sayısal model STL formatına dönüştürülür ve 3D yazıcıya gönderilir. 3D yazıcı katman katman inşa ederek gerçek objeyi oluşturur.

3D Yazıcılar Nasıl Çalışır?

Günümüz 3 boyutlu yazıcı teknolojisi bir çok farklı teknolojiyi kapsamaktadır. Bu teknolojiler, lazer sinterleme, fused deposition (bileşimli yığma), polimer kurleme gibi sıralanabilir. Yaygın kullanıma ve farklı tasarıma sahip olsa da temelde en çok kullanılan teknoloji "fused deposition modeling" tekniği ile çalışan cihazlardır. Bu teknikte bilgisayarda 3 boyutlu modeli bulunan cisim 2 boyutlu katmanlar halinde yığılarak 3 boyutlu ürün elde edilir. Bu prosesi gerçekleştirmek ise günümüz makine imalat sektöründe hiç de zor değil, ihtiyacınız olan şeyler 3 eksenli bir cnc ve kontrol kartı; bu kontrol kartı ve cnc ile iletişimde olabilecek bir yazılım ve malzeme yığma özelliğine sahip bir takımdır.

FDM bir yazılım prosesi ile baslar, yazılım STL formatındaki modelleri matematiksel olarak katmanlara ayırır ve bu katmanları üst üste inşa etmek üzere 3 eksenli cnc kontrollü bir cihaza gönderir. Genellikle termoplastik malzemeler kullanılır. Termoplastik malzemeler thermoset malzemeler ile karşılaştırıldığında defalarca eritilebildikleri ve belirli sıcaklık aralığında sıvılaşabildikleri için bu teknoloji için oldukça uygun malzemelerdir.

Termoplastik malzemenin düzgün bir şekilde yığılabilmesi için erime sıcaklığına ısıtılmış bir nozuldan ekstrude edilmesi gerekmektedir. Bu nozul bilgisayar tarafinda konrol edilerek parça geometrisini simule edecek şekilde hareket ettirilir ve termoplastik malzemenin yığılması ile beraber parça 2 boyutlu katmanlar halinde tablaya yığılır ve üretilmiş olur.

Bu proses günümüzde en çok hızlı prototipleme ve 3 boyutlu yazıcı alanlarında kullanılmaktadır. 3d printing, 3 boyutlu üretim, 3d yazıcı olarak da bilinir.

3D Yazıcı Teknolojileri

3 Boyutlu yazıcı teknolojisi (3D Printing) ya da katkılı üretim teknolojisi (Additive Manufacturing) 3 boyutlu katı cisimlerin 3 boyutlu dijital datadan faydalanarak üretilmesidir. Bu proses geleneksel talaş kaldırma proseslerinden faikli olarak malzeme çıkartmaya yönelik değil malzeme eklemeye yönelik bir teknolojidir.

3 Boyutlu üretim teknolojisi bir çok farklı malzemeyi kullanmakta ve kalıp, parça geometrisine uygun ham madde gereksinimlerini büyük oranda ortadan kaldırabilmektedir. Örneğin, talaşlı kaldırma yöntemi ile üretilen parçalarda, parçanın duş geometrisini kapsayacak bir ham madde (yarı mamul) kullanılması gerekmek de ve bu yarı mamulden parçada istenmeyen boşlukla çıkarılmaktadır. Bu işlem saatler belkide günler alabilmektedir ve bunun yanında fire oranı da çok yüksektir. Katkılı imalat yada 3 boyutlu üretim teknolojilerinde ise bu süreç hem oldukça kısa hemde fire oranları sıfıra yakındır. Ayrıca talaş kaldırma süreçlerinde ihtiyaç duyulan fikstür ve takim tasarım gibi asamalar da ortadan kalkmaktadır.

3 Boyutlu üretim yada katkılı üretim teknolojilerinin hassas döküm gibi kompleks geometriye sahip şekillerin kolay üretilmesini sağlayan proseslere olan üstünlüğü ise yine kalıp tasarımı ve kalıp üretimidir.

Ağırlıklı olarak ABS gibi plastik model veya prototip imalatında kullanılan bu teknoloji geciktiğimizi 10 yılda oldukça ivmeli bir gelişme ile beraber portföyüne seramik ve metal gibi diğer 2 ana malzeme grubunu da eklemiştir. Günümüzde metal, plastik, seramik gibi, 3 ana malzeme grubu da bu teknoloji ile üretilebilmektedir.

3d Tarama ve Üretim

3D Yazıcıların Tarihi

1984 - Charles Hull tarafından sayısal bilgi kullanarak 3 boyutlu obje üretimi geliştirildi

1986 - Charles Hull Stereolithografi yöntemini geliştirdi ve patentini aldı.

1986 - Charles Hull 3D Sytems şirketini kurdu ve ilk ticari 3D yazıcı makinesini geliştirdi. Bu makinenin adı stereolithografi cihazıydı.

1988 - 3D Systems Şirketi genel kullanıma yönelik ilk modeli SLA-250 yi geliştirdi

1988 - Scott Crump Fused Deposition Modeling (FDM) "Ergitmeli Model Yığma" teknolojisini icat etti

1989 - Scott Crumb Stratasys şirketini kurdu.

1991 - Helisys şirketi ilk katmanlı obje üretim sistemini sattı

1992 - Stratasys ilk FDM makinesini sattı.

1992 - DTM şirketi ilk SLS sistemini sattı

1993 - Solidscape mürekkep püskürtme mantığı ile çalışan bir cihaz üretme amacı ile kuruldu.

1993 - "MIT" Mürekkep püskürtme yöntemil ile 3 boyutlu obke üretimi ile ilgili bir patent aldı.

1995 - Zcorp MIT nin patentini lisansladı ve bu teknoloji ile çalışan 3D printerları üretmeye başladı

1996 - Stratasys "Genisys" modelini piyasaya sürdü.

1996 - Z Corporation "Z402" modelini piyasaya sürdü

1996 - 3D systems "Actua 2100" ü piyasaya sürdü". 3D yazıcı kelimesi ilk kez bu yılda kullanılmaya başlandı

1997 - EOS Stereolithografi şirketini 3D Systems şirketine sattı ancak halen Avrupanın en büyük üreticilerinden biri

2006 - Açık kaynak ilk 3D yazıcı projesi başladı - Reprap. Kendi parçlarınıda kopyalabilme özelliğine sahip bu makine sayesinde bir çok ev kullanıcısı 3D yazıcı sahibi olacaktı

2008 -Reprap'in ilk versiyonu tamamlandı. Kendi parçalarının %50 sini üretebiliyordu.

3D Yazıcı Uygulamaları

3D yazıcıların en çok kullanım alanı bulduğu sektörlerden biri Medikaldir. Özellikle cerrahlar ameliyat öncesi hastaya uygulayacakları prosedürü tam olarak kavrayabilmek için organ modellerini kullanırlar.

Kafatası İmplantı

Bir diğer kullanım alanı ise tabi ki tasarımdır. Kavramsal tasarım aşamasında tasarımcının parçayı ya da ürünü daha kolay algılayabilmesi için 3D yazıcılar ile üretilmiş bir modeli kullanılır.

Bunların dışında kuyumculuk, havacılık, sanat, mimari, moda tasarım, ve iç mimari gibi bir çok alanda da kendine yer bulmaktadır.

3D Printer Nedir ?

3D Printerlar daha önceden bahsettiğimiz gibi hızlı prototipleme cihazlarına benzer bir mantıkla çalışan 3 boyutlu bir bilgisayar çizimini obje çeviren makinelerdir. 3D Printer, 3 boyutlu yazıcıların ingilizce karşılığıdır. Tam Türkçesi "3B Yazıcı" olmalıdır.

3D Printer ile Hızlı Prototipleme Makineleri Arasındaki Fark Nedir ?

3D yazıcılar, hızlı prototipleme cihazlarının basitleştirilmiş versiyonlarıdır. 3D yazıcılar daha ucuzdur ancak hız ve çözünürlük açısından performansları hızlı prototipleme cihazlarına göre daha düşüktür.

Hızlı prototipleme cihazları yılardır havacılık ve otomotiv endüstrileri tarafından kullanılmaktadır. Genel olarak 3D yazıcılar hızlı prototipleme cihazlarından daha küçüktür ve daha az yer kaplar. Büyük endüstriyel parçalar yerine küçük hobi amaçlı parçalar üretir. Tüm bunlara ek olarak hızla gelişen 3D yazıcılar hızlı prototipleme cihazları ile yarışan özelliklere sahip olmuşlardır.

3D Yazıcı ile Nele Yapılabilir ?

3 Boyutlu olarak modelleyebildiğiz herseyi plastik,seramik, metal ve hatta çikolata malzemeden üretebilirsiniz. Kompleks modellere daha yüksek çözünürlüğe sahip profesyonel cihazlar gerektirebilmektedir.

3D Yazıcılarda Hangi Malzemeler Kullanmaktadır ?

3D yazıcılar günümüzde 3 ana malzeme grubu olan polimer, seramik ve metal'i kullanabilmektedir. Çikolata ve eritme peyniri gibi gıdalarda malzeme olarak kullanılabilmektedir.

3D Yazıcı Fiyatları ?

Bir 3D Yazıcı sahibi olmak artık o kadar da zor degil. 2000$ ın altında bütçe ile bile bir kendin yap masaüstü 3D yazıcıya sahip olabilirsiniz. Bu cihazlar düzgün kalibrasyon ile 10.000$ lık profesyonel ürünlerle aynı performansı gösterebilmektedir.

Metal veya seramik sinterleyerek çalışan ve lazer ışını kullanan yazıcı fiyatları ise rahatlıkla 1 milyonun üzerine çıkabilmektedir.