3D Baskıda Karbon Nanofiberin Rolü
3D Baskı Nedir?
3D baskı, bilgisayarları kullanarak üç boyutlu katı cisimler yapma işlemine dayanır. Nesne, sıvı moleküller veya toz taneleri gibi taramalı malzeme katmanları tarafından yaratılır. Geleneksel üretim yöntemleriyle karşılaştırıldığında 3D baskı, daha az malzeme kullanarak karmaşık şekilli ürünlerin üretimine olanak tanır. Hassaslık, tekrarlanabilirlik ve çok çeşitli sarf malzemeleri nedeniyle 3D baskı, aynı zamanda katkı maddesi olarak da adlandırılan endüstriyel bir üretim teknolojisi olarak tanımlanmaktadır.
İlave üretim, malzemeyi kesin geometrik şekillerde biriktirmek için CAD (bilgisayar destekli tasarım) yazılımı veya 3D nesne tarayıcıları gerektirir. Ardışık her katman, erimiş veya kısmen erimiş malzeme benzeri metal tozu, termoplastikler, seramikler, camlar ve hatta çikolatalardan oluşan önceki katmana bağlanır. Tüm malzemeler soğudukça, üç boyutlu bir nesne oluşturmak için bir araya gelirler. Temelde katkı üretimi bu şekilde çalışır.
Karbon Nanofiber:
Karbon, metalden sonra en popüler ikinci malzemedir. Tek başına, karbon atomları birlikte gruplandırılmış olarak kullanılamaz, çünkü ince, kırılgan yapıları nedeniyle kırılması kolaydır. Bununla birlikte, bir grup oluşturup birbirlerine bağlandıklarında, fiberler çok güçlü ve hafif bir kompozit materyal oluşturur.
3D Baskıda Karbon Nanofiber
Bugün iki tane karbon nanofiber baskı yöntemimiz var: doğranmış karbon nanofiber dolgulu termoplastik ve sürekli karbon nanofiber takviye. Her iki yöntemde karbon nanofiber kullanıyor, ancak aradaki fark çok büyük. Nasıl çalıştıklarını ve özelliklerinin ne olduğunu anlarsak, amacımıza uygun olanı seçebileceğiz. Kıyılmış karbon nano lifleri standart bir yazıcıdan basılır ve küçük doğranmış tellerle güçlendirilmiş bir termoplastik içerir. Bununla birlikte, sürekli karbon nanofiberlerin imalatı, sürekli karbon nanofiber ipliklerine dayanan farklı bir işlemdir.
Kıyılmış karbon nanofiber, normal olarak daha zayıf malzemelerin kuvvetlerini artırarak basmaya yardımcı olur. Daha sonra, malzeme naylon, PLA veya ABS gibi termoplastiklerle karıştırılır. Karbon nanofiberin buradaki rolü, boyutsal stabilitesini, yüzey kalitesini ve hassasiyetini arttırırken modelin gücünü ve esnekliğini arttırmaktır. Bununla birlikte, modelin gücüne öncelik verirken, karbon nano lif, bileşenin kalitesinin düşmesine neden olacak malzemeyi aşırı doyurabilir.
Kıyılmış karbon nanofiber, prototiplerin ve son kullanım parçalarının üretimi için iyi bir seçenek olsa da, metal parçalar üretirken ilk tercih değildir. Metal parçalar daha yüksek mukavemet gerektirdiğinden, sürekli karbon nanofiber, bu üretim için kullanılan yöntemdir. Kıyılmış karbon nanofiber birbirine yapışmış küçük parçalardan oluşurken, sürekli karbon nanofiber aynı bileşene sahiptir, ancak aynı parçanın yükleme yüzeyleri arasında kesintisiz bir bağlantı oluşturur. Bu bağlantı sayesinde, sürekli karbon nanofiber, kıyılmış ve sürekli karbon nanofiberlerini birbirinden ayıran malzemenin birleşik dayanıklılığına ekstra güç katar.
3D Baskı Tozları
3D baskı veya doğrudan dijital üretim olarak da bilinen katkı üretimi, karmaşık ve masraflı araçlara ve minimum atık malzemeye ihtiyaç duymadan, doğrudan 3D CAD verilerinden katmanlar halinde bileşenler oluşturma sürecidir.
Metal tozu, metal 3D baskının bel kemiğidir. Metal 3D baskı teknolojilerinin büyük çoğunluğu metal tozu kullanır. Metal yazıcı türleri arasındaki temel farklar, tozu metal parçalara nasıl erittikleriyle ilgilidir. Bu yöntemler, yüksek enerjili lazerlerin kullanılmasından tozun eritilmesine, bağlı metal toz filamentin ekstrüzyonuna kadar büyük ölçüde değişir.
Hızlı prototiplemenin aksine, katkı maddesi üretimi son kullanıcı ürünlerini kitlesel olarak üreterek bir sonraki seviyeye gider.
Ürün çeşitleri kullanılan Alüminyum, Bakır alaşımları, Kobalt, Nikel, Paslanmaz Çelik, Titanyum Alaşımları, Pirinç Alaşımları.
3D Baskı Tozları Çeşitleri
- Ni-HX 45/15-Nikel Esaslı Sıcak Çelik Tozu Inconel 718 3D Yazıcı
- Titanyum Alaşım Tozu LPW Ti64 Gd23,Grade 23, CL41
- Pirinç Alaşım Tozu L63 3D Yazıcı Tozu
- Kobalt Krom Alaşım Tozu KH28M6 3D Yazıcı Tozu
- Ni-625 45/15-Nikel Esaslı Sıcak Çelik Tozu 3D Yazıcı
- Nikel Esaslı Sıcak Çelik Tozu Inconel 718 08HN53BMTY 3D Yazıcı
- Aluminyum Tozu PAP 3D Printer Powder
- Aluminyum Alaşım AlSi11Cu RS320 ASP30 15-63 Mikron 3D Yazıcı
- Paslanmaz Çelik Tozu 316L 12H18N10T 3D Yazıcı
3D Yazıcı Antimikrobiyal Filament
Antimikrobiyal filament, mikropların ve diğer mikropların yoğunlaştığı koku ve lekelere neden olan patojenik bakterilerin ve genlerin ortaya çıkmasını ve gelişmesini önlemek için bir inhibisyon bölgesi oluşturmayı amaçlayan bir tedavi gören 3D yazıcılar için bir filamenttir. Antimikrobiyal filament özellikle sağlık ve gıda alanları için faydalıdır.
Nanokar firmasının yürütmüş olduğu nanokompozit filament çalışmalarında , filamentin üretim aşamasında içeriğine nano gümüş ve nano bakır ilavesi ile 3D yazıcı ile üretilen parçaların mantarların, virüslerin, bakterilerin ve çok çeşitli mikroorganizmaların %99.99’undan fazlasını ortadan kaldıracak yeni bir ürün oluşumu sağlanmıştır.
Akademik Araştırma Siteleri
Yeni araştırma ve ürün geliştirme çalışmalarından yarar sağlayacak ulusal ve uluslar arası araştırma siteleri.
➥ ULUSAL ARAŞTIRMA SİTELERİ
➥ YÖK Ulusal Tez Merkezi
https://tez.yok.gov.tr/UlusalTezMerkezi/
Yükseköğretim Kurulu yüksek lisans ve doktora tezleri arşivi
➥ Dergi Park
http://dergipark.gov.tr/
TÜBİTAK ULAKBİM çatısı altında faaliyet gösteren akademik dergi ve elektronik makale platformu
➥ MEGEP Modülleri
http://www.megep.meb.gov.tr/?page=moduller
MEB Mesleki ve Teknik Eğitim bireysel öğrenme materyalleri
➥ TR Dizin
https://trdizin.gov.tr/
TÜBİTAK ULAKBİM veri tabanı
➥ ULAKBİM
http://ulakbim.tubitak.gov.tr/
Ulusal Akademik Ağ ve Bilgi Merkezi
➥ TUBA Açık Ders Malzemeleri
http://www.acikders.org.tr/
Türkiye Bilimler Akademisi Ulusal Açık Ders Malzemeleri
➥ Google Akademik
https://scholar.google.com.tr/
Google tarafından hizmete alınan ve sadece akademik makaleler ve konularda arama yapan bir arama motoru
➥ Google Books
https://books.google.com.tr/
Google tarafından hizmete alınan dünyanın en kapsamlı tam metin kitap dizini
➥ Google Gelişmiş Arama
https://www.google.com/advanced_search
Google tarafından hizmete alınan gelişmiş arama motoru. pdf, ppt, doc, xls. dwf. gibi formatlarda arama
➥ Türk Patent ve Marka Kurumu Yayınları
http://www.turkpatent.gov.tr/TURKPATENT/commonContent/Publications
Türk Patent ve Marka Kurumu Yayınları ve Başvuru Kılavuzları
➥ EBA Eğitim Bilişim Ağı
http://www.eba.gov.tr/
Milli Eğitim Bakanlığı Eğitim Bilişim Ağı platformu
➥ Milli Kütüphane
http://www.mkutup.gov.tr/
Ulusal Milli Kütüphane
➥ Ulusal Toplu Katalog
http://www.toplukatalog.gov.tr/
Ulusal Toplu Katalog
➥ Metal Dünyası Dergisi Makale Arşivi
http://www.metaldunyasi.com.tr/tr/arsiv/
Metal Dünyası Dergisi Online makale arşivi
➥ MalzemeBilimi.net
https://malzemebilimi.net/
Metalurji ve Malzeme Mühendisi Fatih Kara’nın Malzeme Bilimi Portalı
➥ Mühendishane
https://muhendishane.org/
Mühendis Arda Çetin’in Malzeme Bilimi Portalı
➥ Dökümhane
https://dokumhane.wordpress.com/
Mühendis Arda Çetin’in Döküm Teknolojisi Portalı
➥ ULUSLARARASI ARAŞTIRMA SİTELERİ
➥ Web of Science
https://login.webofknowledge.com/
Thomson Reuters bilim indeksi ve online veritabanı
Kampüs dışı erişim ayarları için tıklayınız
➥ Scopus
https://www.scopus.com/
Elsevier bilim indeksi ve online veritabanı
Kampüs dışı erişim ayarları için tıklayınız
➥ Science Direct
https://www.sciencedirect.com/
2.500’den fazla dergi ve 33.000’den fazla kitaptaki makaleleri kolayca bulun
Kampüs dışı erişim ayarları için tıklayınız
➥ SpringerLink
https://link.springer.com/
Springer uluslararası veritabanı
Kampüs dışı erişim ayarları için tıklayınız
➥ Science Direct
https://www.sciencedirect.com/
2.500’den fazla dergi ve 33.000’den fazla kitaptaki makaleleri kolayca bulun
Kampüs dışı erişim ayarları için tıklayınız
➥ Ithenticate İntihal Araştırma Portalı
http://www.ithenticate.com/
İntihal araştırma sitesi, üyelik ister.
Kampüs dışı erişim ayarları için tıklayınız
➥ Plagiarisma İntihal Araştırma Portalı
http://plagiarisma.net/tr/
Ücretsiz intihal araştırma portalı
Kampüs dışı erişim ayarları için tıklayınız
➥ Research Gate
https://www.researchgate.net/
Uluslararası araştırmacı ağı
➥ Academic Earth
https://academicearth.org/
Dünyaca ünlü üniversitelerin açık ve ücretsiz video derslerine katılın
➥ MIT Ücretsiz Online Dersler
https://ocw.mit.edu/index.htm
MIT’nin online derslerine ücretsiz erişin
➥ BBC Learning English
http://www.bbc.co.uk/learningenglish/
BBC ücretsiz ingilizce dil eğitimi için online dersler
➥ Intute
http://www.intute.ac.uk/
Bilim, teknoloji, sanat ve sosyal bilimler konusunda 100.000’in üzerinde web tabanlı kaynak
➥ Perseus Digital Library
http://www.perseus.tufts.edu/hopper/
Perseus Dijital Kütüphanesi, tarih ve arkeoloji hakkında geniş bilgiler içeriyor
➥ Project Gutenberg
http://www.gutenberg.org/
20.000’in üzerinde kitaba internetten erişmenizi sağlıyor
➥ A Research Guide
http://www.aresearchguide.com/
Makale yazımı konusunda tüm teknik detayları açıklayan site
➥ Plotly
https://plot.ly/
Verilerinizi internet üzerinden analiz etmenize, bunlara göre grafik hazırlamanıza yardımcı olan bir uygulama
➥ Rubriq
http://www.rubriq.com/
Biyoloji ve tıp ile alakalı makaleleriniz için ücretsiz akran değerlendirme hizmeti sunan bir site.
➥ Authorea
https://www.authorea.com/
Bilimsel makalelerinizi arkadaşlarınız ile beraber hazırlayabileceğiz bir sosyal yazım platformu
➥ Journal Guide
http://www.journalguide.com/
Akademik çalışmanızın başlığını analiz ederek size en uygun dergiyi bulmanıza yardımcı olan bir yayınlama aracı
➥ RoMEO
http://www.sherpa.ac.uk/romeo/index.php?la=en&fIDnum=|&mode=simple
Bilimsel makalelerinizin telif hakkını almanızı sağlayan bir araç. Bünyesinde 2200 adet dergi var.
Kaynak Linke tıklayınız.
3D Yazıcı Nedir? Kullanım Alanları
Sanal ortamda tasarlanmış 3 boyutlu nesneleri katı formda somut nesnelere dönüştüren makinelere 3 boyutlu yazıcı denir. 3D baskı teknolojisi ile ihtiyaç duyduğunuz bir aparat basabilir, 3D tarayıcı ile taradığınız bir cismin çıktısını alabilir, çizdiğiniz bir tasarımı prototipleyebilir, hatta kendi ürününüzü oluşturabilirsiniz. Kısacası 3 boyutlu yazıcılar ile dilediğiniz her şeyi basabilirsiniz.
3D Yazıcı Tarihi
İlk 3D yazıcı teknolojisi Charless Hull tarafından 1984 yılında ortaya çıkmıştır. 1986 yılında 3D Systems adlı ilk 3D yazıcı şirketinin kurulmasıyla yeni bir sektör doğmuştur. 90’lı yıllarda bu teknoloji hızla ilerlemiş, Amerika’da ilk renkli baskı alınmıştır. 2005 yılında başlayan ve 2007 yılında ilk açık kaynak kodlu, kendi parçalarını dahil prototipleyebilen yazıcıları çıkaran RepRap projesi ile 3D yazıcılar evlerimize kadar ulaşmıştır. Bu girişimin amacı maliyeti azaltarak kullanımı yaygınlaştırmaktı ve günümüzde ne kadar büyük bir başarıya ulaştığını görebiliyoruz.
Nasıl Çalışır?
3D yazıcılar, katmanlı imalat (Additive Manufacturing) diye nitelendirilen bir üretim yöntemi ile çalışırlar. Baskı için birçok hammadde kullanılsa da genellikle filament diye nitelendirilen termo plastik materyaller kullanılır.
3D yazıcıların çalışabilmeleri için 3boyutlu modele, tasarıma ihtiyacı vardır. Bilgisayar ortamında AutoCAD, Solidworks, 3DsMax gibi bir CAD (Bilgisayar Destekli Tasarım) programı ile tasarlanmış çizimler veya 3 boyutlu tarayıcı ile taranmış olan nesneler ‘.stl’ uzantısında dışa aktarılırlar. 3D yazıcı ‘.stl’ uzantısındaki dosyayı algılar ve baskı işlemini gerçekleştirir.
Çalışma prensibinin biraz daha detayına inmek istiyorum. Baskı işlemine başlamadan önce yazıcının ucunda ‘nozzle’ diye adlandırılan kafa bölgesinin belirli bir sıcaklığa gelmesi gerekmektedir. Çünkü 3D baskı işlemi eriyen filamentin katman katman ve üst üste serilmesiyle gerçekleşir. Filamentin düzgün bir şekilde yayılabilmesi için de kafa noktasından çıkartken yüksek sıcaklıkta erimesi gerekir. Kafa noktasından eriyerek çıkan filament yüzeyde yayılır yayılmaz donar ve katı formuna geçer. Tüm katmanlar tamamlandıktan sonra model tamamen katı formda hazır hale gelir.
3D Yazıcı ile Neler Yapılabilir? Kullanım Alanları Nelerdir?
3D Yazıcı ile yapabileceklerinizin herhangi bir sınırı yok. Ürün prototipleme, ev dekorasyonu, hediyelik eşya gibi kullanım amaçları hali hazırda yaygın olanlar. Örneğin çiçekleriniz için tasarladığınız veya hazır tasarımını bulduğunuz bir vazo basabilirsiniz. Yapmayı düşündüğünüz bir robotun gövdesinde 3D baskılara yer verebilir, hatta gövdenin tamamını 3D baskı ile yapabilirsiniz. Nasıl mı? Yaptığımız Robot Kol uygulaması bir örnek olarak gösterilebilir.
Daha önce de belirttiğim gibi 3D yazıcının kullanım alanları bunlar ile sınırlı değil. Çikolata basan 3D yazıcılar ile kendi tasarladığınız çikolatalar elde edebiliyorsunuz. Çikolatanın dışında 3D yazıcı teknolojisi gıda sektöründe hızla gelişmekte.
NASA (Ulusal Havacılık ve Uzay Dairesi) astronotları ihtiyacı olan materyalleri uzaya gönderdikleri özel bir 3D yazıcıdan basarak elde ediyorlar.
3D yazıcı teknolojisi ayrıca giyilebilir teknoloji ve tekstilde de kendine yer bulmuş durumda. Ortopedik çözümlerde, giysilerde, saat ve bileklik gibi aksesuarlarda 3D baskı teknolojisinden yararlanılmaktadır. Ünlü spor markaları son dönemlerde spor ayakkabılarının tabanlarında ve çeşitli bölgelerinde 3D baskı kullanarak seri üretime geçirdiler. Bu sürece baktığımızda yüksek maliyet ve seri üretim sorunlarını bir nebze aştıkları görülüyor.
Medikal alanda ise gelişmeler fazlasıyla olumlu. 3D yazıcı ile protezler ve hastalara özel anatomi modelleri elde edilmekte. Hatta 3D baskı organ yapımı bile var. Hollanda’da 23 yaşındaki bir hastanın kafatası ile 3D yazıcı ile üretilmiş bir kafatası değiştiriliyor ve hastanın operasyona olumlu tepkiler verdiği sonucu elde ediliyor.
Son olarak, 3D yazıcı ile ev inşaa etmek de mümkün 🙂 . Çin’de WinSun adlı şirket 3D yazıcı ile tanesi 5.000$ değerinde günde tam 10 adet ev inşaa etmeyi başarmıştır.
Gördüğünüz gibi 3D yazıcı ile gerçekten yapabileceklerinizin bir sınırı yok 🙂
3D Yazıcı Çeşitleri
Günümüzde yaygın olarak kullanılan bazı yazıcı tiplerinden bahsedeceğim. 3D yazıcı teknolojisi yazının da başında bahsettiğim gibi “Katmanlı İmalat” tekniğine sahiptir. Yani tüm yazıcılar baskılarını katmanlar halinde çıkartıyorlar. Baskının katmanlaştırılmasının da farklı teknikleri var ve bu teknikler 3D yazıcıların çeşitlere ayrılmasına sebep oluyor. Endüstriyel 3D yazıcılar ile ev tipi 3D yazıcılar arasındaki farklar da burada ortaya çıkıyor. Gelin 3D yazıcıları çeşitlere ayıran bu teknikleri inceleyelim.
Stereolithography (SLA) Teknolojisi
3D yazıcı teknolojisindeki en eski teknik olsa da günümüzde hala kullanılmakta SLA tekniği. SLA teknolojisine sahip 3D yazıcılarda akışkan foto polimer (özel bir plastik çeşidi) hammaddeler işlenerek katı forma dönüşüyor ve baskı elde ediliyor. Hammadde yarı akışkan forma gelecek şekilde eritildikten sonra katman oluşuyor. Oluşan katmanlar bilgisayar kontrollü ultraviyole ışınlar ile bütün bir yapıya dönüşüyorlar. Her bir katman için bu işlem tekrar ediliyor ve baskının sonunda 3D katı bir model ortaya çıkıyor. İşlemler hızlı gerçekleşir ve detaylı, titiz baskılar elde edilir.
Digital Light Processing (DLP) Teknolojisi
DLP (Dijital Işık İşleme) tekniği SLA ile birçok ortak noktaya sahiptir. 2 teknikte de baskılar, akışkan polimerler ile gerçekleşir ve ikisi de baskıyı işlerken ışıktan faydalanırlar. Bu akışkan polimelerler, reçine diye de tabir edilebilir. SLA ışığı lazer ile sağlar, DLP tekniği ise özel bir projektör ile. DLP tekniği fazlasıyla hızlı işler ve SLA tekniğindeki gibi temiz ve detaylı baskılar elde edilir.
Fused Deposition Modelling (FDM) Teknolojisi
FDM (Birleştirmeli Yığma ile Modelleme) masaüstü 3D baskıda en yaygın kullanıma sahip tekniktir. İşleme başlamadan önce yazıcıya bir 3D model verisi girilir. Bilgisayar destekli bu tasarım verisini yazıcı okur ve işlem başlar. Termo plastik malzeme yazıcının extruder diye adlandırılan bölgesinde ısıtılarak erimiş plastik olarak X ve Y koordinatlarında basılır. Tabanın en altından başlayarak Z koordinatı boyunca katmanlar serilir. Serilen katmanlar birleşerek katı formda bir model elde edilir.
Selective Laser Sintering (SLS) Teknolojisi
SLS (Seçici Lazer Sinterleme) tekniğinde SLA’de olduğu gibi işlem bir lazer ile yapılır. SLA ile aralarındaki önemli fark, SLS tekniğinde hammadde olarak akışkan yerine toz malzeme kullanır. Bu malzemelere naylon, cam, seramik, alüminyum gibi örnekler verilebilir. Bu teknik yaygın olarak endüstride ürün geliştirmede ve hızlı prototiplemede kullanılır.
Not: Sinterlemek, katılaştırmak anlamına gelmektedir.
SLM (Selective Laser Melting) Teknolojisi
SLM (Seçici Lazer Eritme) tekniği birçok yerde SLS tekniği olarak addediliyor. Bu teknikte toz metaller yüksek güçte bir lazer ile 3D baskı haline getiriliyor. Bu teknoloji havacılık ve medikal sektörlerinde kullanılmaktadır. Alüminyum, paslanmaz çelik ve titanyum gibi malzemeler kullanılabilir.
Electron Beam Melting (EBM) Teknolojisi
EBM (Elektron Hüzme Eritmesi) tekniği, toz taban füzyonu konusunda SLM tekniğine çok benziyor fakat iki tekniği birbirinden ayıran en önemli nokta kullanılan güç kaynakları. EBM teknolojisinde güç kaynağı olarak bir vakumun içindeki elektron demeti kullanılır ve çok yüksek sıcaklıklarda işlem yapar. Bunun haricinde SLM ile çalışma prensibi neredeyse aynıdır. EBM teknolojisinde de hammadde olarak metal kullanılır.
Laminated Object Manufacturing (LOM) Teknolojisi
LOM (Katmanlı Mal İmalatı) tekniğinde ısı ve basınç yardımıyla üst üste birleştirilmiş kağıt, plastik veya metal laminatlardan oluşan hammaddeler kullanılır. Hammadde ısı ve basınç ile eritilir, bilgisayar kontrollü bir bıçak veya lazer ile kesilerek şekillendirililir. Hızlı prototipleme imkanı sağlar.
3D Yazıcıda Bulunan Parçalar ve Malzemeler
Bir 3D yazıcıda genel olarak bulunan parçaları inceleyelim.
- Sigma Profiller
3D Yazıcının iskeletini oluştururlar.
- Şase (alüminyum veya pleksiglas)
- Rulmanlar
- Kaplinler
- Miller
- Kayışlar ve Kasnaklar
- Nalburiye Malzemeleri (Somun, cıvata vb.)
- Ara Elemanlar (İskeletin oluşması için gerekli 3D baskı, plastik veya akrilik parçalar)
- Step Motorlar
X,Y,Z hareketleri ve extruder’ın itiş hareketi için kullanılırlar.
- Fanlar
Hava sirkülasyonunu sağlamak için kullanılırlar.
- Termistör
Isıyı ölçen komponenttir.
- Isıtıcı
Filamentin gerekli ısıya ulaşmasını sağlayan komponenttir.
- Sıcak Tabla
Baskının üzerine yapıldığı yüzeydir.
- Extruder
Filamentin eritilip, itilerek nozzle ucuna aktarıldığı bölgedir.
- Nozzle
Sıcak filamentin baskı için çıktığı kafa noktasıdır.
- Limit Switch’ler (Endstop, durdurucular)
Yazıcıdaki X,Y ve Z koordinatlarındaki hareketler bu anahtarlar ile kontrol edilir.
- Güç Kaynağı
220V alternatif akım enerjisini 12V veya 24V Doğru Akım enerjisine çevirerek yazıcıya enerji verir.
- Anakart
Yazıcıdaki elektronik işlemleri anakart gerçekleştirir.
- LCD Ekran
3D Yazıcıdaki işlemler buradan kontrol edilir.
- Filament
Genellikle ABS ve PLA yapıdaki filamentler kullanılır.
Fiyatları Nasıl?
3D Yazıcılar evlerimize girmeye başladığından beri fiyatları bir hayli düşmekte ve teknolojinin gelişmesiyle düşmeye de devam edecektir. Düşmekte dediğime bakmayın, ev tipi olup da çok pahalı diyebileceğimiz 3D yazıcılar da mevcut.
Bir yazıcıya değer biçerken üründeki parça ve baskı kalitesi, kullanım pratikliği, baskı hızı gibi özellikler ayrıştırıcı oluyor. Günümüzde ev tipi bir 3D yazıcı almak istediğinizde fiyatlar ₺3.000 ile ₺25.000 arasında değişiyor.
Sitemizde bulunan 3D yazıcılara buradan ulaşabilirsiniz.
Makerlar için açık kaynak kodlu 3D yazıcı modelleri ve kılavuzları mevcut. Çok daha uygun fiyatlara istediğiniz parçalarla kendi 3D yazıcınızı yapabilir ve yaparken mekanik sistemleri öğrenebilirsiniz. Burada unutmamanız gereken nokta, kendi yazıcınızın teknik servisi olmayı da bilmelisiniz 🙂
Sitemizde bulunan KENDİN YAP 3D yazıcı parçalarına buradan ulaşabilirsiniz.
3D Kalem Nedir?
3 boyutlu yazıcı teknolojisi hakkında daha detaylı Ar-Ge çalışmaları yapıldıktan sonra sektöre bir de 3D Pen (3 boyutlu kalem) ürünü çıkmış oldu. 3D Kalem teknolojisinin gelişmesi de çok uzun sürmedi. İnsanlar bu 3 boyutlu dünyadan günlük hayatlarında da farklı keyifler yaşamak için yani hobi amacıyla alıyorlar genelde 3 boyutlu kalemleri. Aynı zamanda 3D kalemler ile küçük ve basit tasarımları kısa sürede basma imkanına sahip oluyorlar. 3 boyutlu kalemler hakkında daha detaylı bilgiye sahip olmak için 3D Kalem Nedir?yazımızı ziyaret edebilirsiniz.
3D Yazıcı Tarihi
1984: 3D yazıcının patenti alındı.
2008: Açık kaynak kodlu masaüstü 3D yazıcı geliştirildi.
2012: Organovo, 3D yazıcı ile böbrek bastı.
2012: 3D yazıcı ile otomobil üretildi.
2015: NASA, uzayda 3D yazıcı ile üretim yapmaya başladı.
2016: Adidas, 36 yazıcı ile ayakkabı tabanı üreteceğini açıkladı.
2016: New Balance, tabanını 3D yazıcı ile ürettiği ayakkabısını piyasaya sürdü
3D YAZICI TÜRKİYE’DE DE HIZLA YAYGINLAŞTI / 3D KULAK TAMAM, SIRADA KARACİĞER VAR / 3D İLE İNSAN ÖMRÜ UZAYACAK
Gelecek 3D yazıcıların….
“Dünya artık bildiğimiz gibi olmayacak” demişti 3D yazıcının yaratıcısı Chuck Hull yazıcıdan çıkardığı ilk ürününü avuçlarına aldığında…
Öyle ya; yıllar önce bir yazıcıdan terlik ya da protez el çıkacağını söyleseler, hayal gücü yüksek bir senaristin kaleminden çıkan harikulade bir bilimkurgu filmi diye düşünürdük.
Oysa kısa süre içinde mesele yazıcıdan terlik, fincan çıkarmanın çok çok ötesine geçecek, sağlık sektörüne olan katkısıyla adeta teknolojik bir devrim halini alacaktı. Eli olmayan bir engelliye protez el bir yazıcıdan çıkacaktı örneğin. Dahası, Mars’taki ev projelerinde bile üç boyutlu yazıcılardan yararlanılacağı açıklanacaktı. Kısaca, Hull’un “Dünya artık bildiğimiz gibi olmayacak” sözü böylece kısa sürede doğrulandı.
Gazete Habertürk’ten Ümran Avcı’nın haberine göre, 3 boyutlu baskı teknolojisi artık eğlence aracı olmaktan çıkarak çok daha büyük işlere imza atıyor. Peki bu iş nereye gidecek? En basitinden, yakın gelecekte çocuklar istediği oyuncağı kendisi yazıcıdan çıkaracak.
“Fırından yeni çıktı” lafı gerilerde kalacak, “3D yazıcıdan az önce aldık” denilecek ve bir anlamda teknolojiyi yiyor olacağız…
Evlerimizi 3D yazıcılardan çıkan objeler süsleyecek mesela. Ama en önemlisi şimdiden kendini göstermeye başlasa da yakın gelecekte etkisini daha fazla hissettiğimiz alan sağlıkta olacak.
3D yazıcılardan çıkan kişiye özel protezler hızla artacak. Yazılı ve görsel medyada bundan böyle “3D yazıcıdan çıkan biyonik el, yapay doku” gibi haberleri daha sık göreceğiz. Geleceği 3D yazıcılar kuracak aslında. Bu yazı dizisinde 3 boyutlu yazıcılarla ilgili gelişmeleri dünya ve Türkiye üzerinden takip edip aktaracağız. Sektörde söz sahibi isimlerle yaptığımız röportajlardan 3 boyutlu yazıcıların getirdiği teknolojik yenilikleri öğreneceğiz. Teknolojideki 3 boyutlu gelişmeleri merak ediyorsanız buyurun…
‘DÜNYA ARTIK BİLDİĞİMİZ GİBİ OLMAYACAK!’
Tarih 9 Mart 1983. Uzun bir süredir 3D yazıcı üzerine çalışan Chuck Hull, sonunda büyük buluşunu gerçekleştirmişti ve bu sevinci eşiyle paylaşmak istiyordu. Gece yarısı heyecanla eşini aradı. Yatmaya hazırlanırken vakitsiz çalan telefon, Anntionette Hull’u tedirgin etti. Endişeyle telefonun ahizesini kaldırdı. Karşısında içi içine sığmaz bir ses tonuyla Chuck Hull “Hemen laboratuvara gel!” dedi.
Bayan Anntionette, üzerindeki pijamaları çıkardı, aracına atlayıp eşinin geceleri çalıştığı mekâna gitti. Devamını kendisinden dinleyelim:
“Yatmak için hazırlanırken Chuck hâlâ çalışıyordu. Telefondaki oydu. Yanına çağırınca yataktan zıpladım, arabaya bindim ve dünyada ilk 3D objeyi görmek için laboratuvara gittim. Yaptığı şey avuçlarının içindeydi. ‘Ve yaptım!’ dedi. ‘Dünya artık asla bildiğimiz gibi olmayacak’ diye devam etti. Ondan sonra güldük ve ağladık. Ve bütün gece geleceği hayal ettik.”
İLK AMELİYAT YAPIŞIK İKİZLERE
Hull çifti o gece geleceği nasıl hayal etti bilemiyoruz ama Hull kısa sürede sevindirici haberleri ABD Teksas’taki WillFord Hall Hastanesi’nden aldı. Teksas’taki çocuk hastanesinde yapışık ikizlerin ayrılmasını gerçekleştirecek olan ameliyatta, 3D yazıcılardan yardım alındı. Hekimler, ayırma sonrasında ikizlerden yalnızca birisinin yürüyebileceğini tahmin etti. Yanılma payına ve risklere karşı 3D yazıcı ile kemik yapısının modellemesi oluşturuldu.
Bu modelleme sayesinde çok hassas olan bir ameliyat sıfır hatayla sonuçlandı. Başarıyla ayrılan ikizlerden ikisi de yürüyebiliyordu.
Hull bu haberi sevinçle karşıladı:
“İkizleri ayırmak gerçekten çok zor bir ameliyattı. Ve benim buluşumun ilk defa böyle bir ameliyatta kullanılması bana çok dokundu.” Barack Obama da ABD Başkanı olduğu dönemde 3D yazıcıyı “Geleceğin sanayi devrimini yaratacak teknoloji” diye tanımladı.
PAZAR BÜYÜKLÜĞÜ
Yıllık yüzde 23.7 büyüme
2015: 5.9 milyar dolar
2020: 21 milyar dolar
2025: 49 milyar dolar
Dijital Modelleme
Dijital Modelleme Sayesinde Tarihimizi Koruyabilir Miyiz?
İklim değişikliği, silahlı çatışmalar, kalkınma ve insan hareketleri sebebiyle tarihi yerlere yönelik tehditler günden güne artıyor. Bu konuda son olarak yaşadığımız Notre Dame Katedrali yangını da bazı gerçekleri gözler önüne serdi.
Peki, bu tehditlerin önüne geçmek ve bu eserleri gelecek kuşaklara aktarmak için tek şansımız fiziksel önlemler ve yaptırımlar mı? İşte tam bu noktada Google Arts & Culture’nin yeni bir fikri var: ¨Dijital Modelleme¨
Neden gerçek dünyanın dijital modellemesine ihtiyaç var? Aslında bunun çok basit bir cevabı bulunuyor. Deniz seviyesinin yükselmesi ile birlikte Venedik’in sular altında kalma tehlikesi, savaşların simge ve eserleri yok etmesi ve son olarak da Notre Dame Katedrali yangını, neden dijital modellemeye ihtiyaç duyduğumuzu gösteriyor. Tarihi mekânların detaylı 3D taslaklarının çıkarılması, dünya tarihi için ¨sigorta poliçesi¨ olarak görülebilir.
Burada amaç, tersine planlanmış planlar sayesinde karmaşık ve benzersiz yerlerin doğru bakım, onarım ve restorasyonunu sağlamak. Bu sayede olası bir felaket durumunda insanlar bu tarihi yapıtların eski hallerini dijital olarak keşfedebilecekler. Konu hakkında konuşan CyArk’ın kurucusu John Ristevski, ¨Talihsiz bir olay yaşandığında, 3D datalardan türetilecek planlar değerli bir başlangıç noktası olabilir.¨ diyerek projenin önemine dikkat çekti.
Google Arts & Culture, geçtiğimiz nisan ayında ¨Open Heritage¨ projesini CyArk ile birlikte başlatmıştı. CyArk, dünyanın kültürel mirasını yakalamak, arşivlemek ve paylaşmak için kurulmuş bir organizasyon.
Dijital koruma, LIDAR adlı bir lazer ölçüm sistemi tarafından yakalanan 3D taramaların üstüne son derece yüksek çözünürlüklü fotoğraflar yerleştirerek çalışıyor.
Notre Dame Katedrali’nin 2010 yılında başka bir firma tarafından görüntülendiğini belirten John Ristevski, ¨Şimdi alınan bu görüntüler restorasyon çalışmaları için bir rehber olabilir.¨ diyerek çalışmaların önemine dikkat çekti.
¨Open Heritage¨ üzerinde kullanıcılar, çok uzaktaki antik tapınakları ya da yamaçtaki mağaraları multimedya dijital turlar ile deneyimleyebiliyorlar.
Bu proje dünya çapındaki insanların ortak küresel tarihimizi dijital olarak belgelemek ve paylaşmak için nasıl çalıştıklarını gözler önüne seriyor.
3 Boyutlu (3D) Yazıcılar
Günümüzde, katmanlı üretim teknolojileri (additive manufacturing technologies) kullanılarak geleneksel talaşlı üretim yöntemlerine kıyasla çok daha az malzeme girdisi ile daha esnek tasarımlara sahip ürünler üretilebilmektedir. Bu teknolojiyi esas almakta olan 3 boyutlu yazıcılar ilk olarak 80’li yıllarda kullanılmaya başlanmış ve günümüze kadar hızlı bir şekilde geliştirilmiştir. Bu gelişmeler sonucunda katmanlı üretim teknolojisinin sanayi sektöründeki alanı da büyümeye devam etmektedir.
Katmanlı İmalat Yöntemleri
3 boyutlu yazıcılar, sahip oldukları tekniğe ve kullanılan malzemelere bağlı olarak farklılık göstermekte olup bu teknolojilerden en sık kullanılanları şunlardır:
1. FDM (Ergitilmiş Katman Modelleme-Fused Deposition Modelling): Dünya genelinde okullardan hastanelere çok geniş bir kullanım alanına sahip 3 boyutlu yazıcı çeşididir. FDM’ler, filament adı verilen termoplastik polimerlerden yapılan malzemelerle çalışır. En çok tercih edilen filamentler ABS ve PLA’dır, ayrıca Naylon, PETG, PVA, FLEX gibi filamentler de kullanılmaktadır.[1] FDM’ler, filamenti ekstrüder adı verilen itici ve ısıtıcı ekipmandan geçirerek ergimiş hale getirir ve baskı tablası üzerinde katman katman işleyerek katı modeli oluşturur. FDM yazıcılarda baskı sırasından sarkma oluşmaması için destekler kullanılır. Bu destekler baskı bittikten sonra sökülmektedir. Bu işlem sonucunda ürün üzerinde fiziksel bozulmalar yaşanabilmektedir.
Ülkemizde de tüm dünyada olduğu gibi 2009 yılı itibarıyla patent süresinin dolmasıyla birlikte FDM tipi yazıcıların kullanımı yaygınlaşmıştır. FDM makineleri, genellikle hızlı prototipleme ve az sayıda seri imalat durumlarında tercih edilmektedir [2]. Ayrıca bu makineler eğitim, hobi gibi alanlarda da yaygın olarak kullanılmaktadır.
Şekil 1. Yerli Üreticiye Ait FDM Tipi Bir 3D Yazıcı
2. SLA (Lazer Stereolitografi-Stereolitgography): Katmanlı üretim metotları içerisinde sıklıkla kullanılan bir yöntemdir. SLA makinelerinde FDM’de olduğu gibi, ağırlıkla plastik ve polimer malzemeler kullanılmaktadır. SLA tipi 3 boyutlu yazıcılarda, lazer ışını kullanılarak sıvı fotopolimer malzemelerde lokal katılaştırma gerçekleştirilir. Bu işlem tüm katmanlar için uygulanır ve belirlenmiş tasarımda katı model oluşturulur. Bu yöntemle alınan baskılarda yüzey kalitesi yüksektir; ancak, fotopolimer çok kararlı bir malzeme değildir ve mekanik özelikleri değişkendir. Hızlı prototip ve bazı kalıp uygulamalarında tercih edilebilir. Ticari olanları genellikle birkaç bin Dolara mal olmaktadır.
Şekil 2. SLA makinelerinin tezgâh yapısı
3. SLS (Lazer ile Sinterleme-Selective Laser Sintering): Güçlü bir katı model oluşturmak için kaynak olarak lazer ve toz malzeme kullanır. SLS makineleri, lazer kullanarak toz malzemenin kaynama noktasının hemen altında, toz içindeki partikülleri bir katı formda bir araya getirir. Baskı platformu aşağı hareket eder ve bir silindirin yardımı ile üst katman homojen bir şekilde tozla kaplanır. Katılaşmış tozun ardışık katmanlarının kademeli olarak bu şekilde eklenmesiyle istenen model üretilir. Model üretimi tamamlandıktan sonra fazla toz malzeme süpürülür (kumlama veya fırçalama işlemi) ve yeniden kullanılmak üzere saklanır. SLS makineleri ile sadece plastik değil seramik, cam ve hatta alüminyum, paslanmaz çelik, titanyum, nikel alaşımı, kobalt krom gibi çeşitli metal malzemelerle de baskı alınabilir. Ekonomik olanlarının fiyatları 12.000 Dolar ila 33.000 Dolar arasında değişmektedir.
Şekil 3. SLS Makinelerinin Tezgâh Yapısı
SLS’nin diğer bir varyasyonu ise kaplama işlemi (cladding) olarak adlandırılır.
4. SLM (Lazer ile Ergitme-Selective Laser Melting): Katmanlı üretim teknolojisinin, çeşitli yapısal karmaşık şekillendirilmiş metal bileşenleri üretmek ve farklı alanlardaki uygulamaları için yüksek talep gereksinimlerini karşılamak üzere geliştirilmiştir [3]. Sinterleme metoduna benzemektedir. SLM’nin, SLS makinelerinden tek farkı, toz parçacıkları lazer ile tam ergiterek katmanlar arasında birleştirmesidir. Malzeme daha yüksek sıcaklıklara maruz bırakıldığı için yanıcı ve tutucu gazların oluşumunu engellemek adına makinenin içinden dışarıya havalandırma hattı bulunur ya da içine Ti, Mg gibi koruma malzemeleri eklenir [4]. Bunun dışında üretim yöntemleri benzer olduğundan tezgâh yapılarının da benzer olduğu söylenebilir. Havacılık, otomotiv ve biyomedikal gibi sektörlerde kullanılmaktadır.
Şekil 4. SLM Makinelerinin Tezgâh Yapısı
5. LMD (Lazer Metal Biriktirme-Laser Metal Deposition): Bu sistemde, toz halindeki ham metal, istenilen noktalara lazer veya elektron ışını gibi enerji kaynakları ile ısıtılıp eritilerek püskürtülür. Lazer Kaplama (Laser Cladding), Yönlendirilmiş Enerji Birikimi (Directed Energy Deposition), Lazer Metal Biriktirme (Laser Metal Deposition) olarak da adlandırılmaktadır. Bu yöntem, kullanılan tezgâhın kabiliyetine göre 100 μm kadar ince yapıların oluşturulmasına yönelik oldukça hassas kontrol edilen bir yöntemdir. SLM sistemlerin aksine bu yöntemde metal biriktirilen yüzey/yapı çok fazla ısıtılmaz. Bu teknolojiyle var olan bir yapıya zarar vermeden kaplama ve tamiratlar yapılabilmektedir.
Şekil 5. LMD Teknolojisi
Sanayide yaygın olarak kullanılan 3 boyutlu yazıcılar; polimer ve metal ürünlerin üretiminde kullanılan yazıcılardır. Bu tip makineler ülkemizde %79 oranında prototiplemede kullanılmaktadır. SLS ve SLM makineleri, metal ürün imalatında kullanılan en yaygın 3 boyutlu yazıcı çeşitleridir. Günümüzde yapılan katmanlı üretim teknolojisi ile ilgili Ar-Ge çalışmaları genellikle metal parçaların üretiminde yoğunlaşmaktadır.
Ülkemizde sac işleme makineleri konusunda önemli bir konuma sahip olan ERMAKSAN firması, 3 boyutlu yazıcılarla ilgili olarak Bakanlığımız teşvikleriyle desteklenen Ar-Ge çalışmalarının neticesinde SLM teknolojisine sahip yazıcı üretmiş ve bu ürünün ticarileşmesini sağlamıştır [5]. ERMAKSAN tarafından yakın zamanda toz beslemeli lazer eritmeli sistemler (LMD tipinde) üzerine de Ar-Ge faaliyetlerine başlanmıştır. Bu teknolojinin önümüzdeki dönemde havacılık, petrokimya ve savunma sanayilerinde kullanılan kritik parçaların yeniden temin edilmesi yerine bunların revizyonlarının yapılmasını sağlayacak olması nedeniyle ülke ekonomisine önemli düzeyde katkıda bulunulması beklenmektedir.
Ülkemizdeki mevcut 3 boyutlu yazıcı pazarı ağırlık olarak yurtdışı menşeili ürünlerden oluşmakta olup önümüzdeki günlerde yerli markaların pazardan makul bir düzeyde pay alacakları ve bu payı önümüzdeki yıllarda artıracakları tahmin edilmektedir.
2018 yılında, 3 boyutlu yazıcıların ekonomik ve stratejik konumu göz önünde bulundurularak “kauçuk veya plastiğin işlenmesine veya kauçuk veya plastikten eşyanın imaline yönelik 3 boyutlu yazıcılar” için yeni bir Gümrük Tarifesi İstatistik Pozisyonu (GTİP) açılmıştır. Ancak metal, seramik vb. malzemeleri kullanan yazıcıların dış ticareti ise “diğer makinalar” için kullanılan bir kod üzerinden sağlanmakta olup Türkiye’deki pazar büyüklüğünün 22,5 milyon Dolar olduğu belirtilmektedir.
Tablo 1. 3 Boyutlu Yazıcılar İçin Kullanılan G.T.İ.P. Kodları
| G.T.İ.P. Kodu | Açıklama |
| 8477.80.99.00.11 | Üç boyutlu (3D) yazıcılar |
| 8479.89.97.90.00 | Diğer makinalar |
Dünya genelinde 2017’deki metal ürün imalatında kullanılan 3 boyutlu yazıcı satışları 950 adetten 1.800 adetlere yükselmiştir. Sektör yıllık ortalama %30-40 arasında büyüme göstermektedir. Toplam 3 boyutlu yazıcı pazarının 2018’de 8 milyar Dolar, 2020’de ise 12-20 milyar Dolar olması öngörülmektedir.
Kaynakça:
[1] https://www.additively.com/en/learn-about/fused-deposition-modeling#read-chain
[2] STM, Sektör Değerlendirme Raporu: Katmalı İmalat Teknolojileri ve Havacılık Uygulamaları, 2016.
[3] Manfredi D. ve arkadaşları, On the Selective Laser Melting (SLM) of the AlSi10Mg Alloy: Process, Microstructure, and Mechanical Properties. Torino, 2017.
[4] https://www.additively.com/en/learn-about/laser-melting
[5] Ermaksan, http://www.ermaksan.com.tr/tr-TR/
[6] 3D HUBS, https://www.3dhubs.com
Projelerimizde bize destek olmak istersen Patreon üzerinden aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsin.
