3D Baskı Teknileriyle Prototiplemeden Üretime Yeni Nesil AR-GE Yaklaşımı

3D Baskı Teknolojilerinin Gelişimi ve Yaygınlaşması

2009 yılında Stratasys firmasının Fused Deposition Modelling (FDM) teknolojisi üzerindeki temel patentinin sona ermesiyle birlikte, RepRap projesi gibi açık kaynaklı girişimler, ayrıca MakerBot ve Ultimaker gibi tüketici odaklı 3D yazıcı üreticileri ortaya çıkmış ve bu sayede 3D baskı teknolojilerinin kullanımı, toplumun kolayca erişimine açılmış ve günümüzde bu yazıcılar artık bir çok evde dahi kullanıma geçmiştir.

2013-2015 yılları arasında ise stereolitografi (SLA) ve seçimli lazer sinterleme (SLS) gibi erken dönem 3D baskı teknolojilerinin patentlerinin sona ermesiyle, bu teknolojiler de küçük ölçekli kullanıcıların ulaşılabileceği fiyat seviyelerine gerilemeye başlamıştır. 2012 yılında bir Kickstarter kampanyası ile duyurulan FormLabs firmasının Form-1 isimli yazıcısı, bu konudaki ilk yüksek kaliteli ve uygun fiyatlı SLA yazıcı olarak kabul görse de günümüzde, bu teknolojiye çok daha uygun fiyatlarla ulaşmak mümkündür.

3D Baskı Teknolojileri

3D  baskı teknolojileri dijital bir tasarımdan, üç boyutlu katı nesneleri oluşturmak için gerekli çeşitli yöntemleri kapsar. Bu teknolojiler, farklı malzemellerin, farklı yöntemler kullanılarak, katmanlar halinde üst üste eklenmesiyle çalışır. Günümüzde yaygın kullanılan 3D baskı teknolojileri:

FDM (Fused Deposition Modelling) – Eriyik biriktirmeli modelleme

Bu teknolojide filament formunda üretilmiş bir termoplastik malzeme, ince çıkış açıklığına sahip bir nozülden eritilerek geçirilir, ve katmanlar halinde baskı platformuna eklenir. Her katman soğuyup katılaştıktan sonra bir sonraki katmana geçilerek üretime devam edilir. Kullanımı oldukça kolay, malzeme çeşitliliği son derece yüksek, kullanılan malzeme cinsine göre çok mukavemetli parçaların da üretimine izin verebilen bir baskı teknolojisidir. Diğer baskı teknolojileriyle karşılaştırıldığında, yüzey kalitesinin genellikle daha düşük olması, katman çizgilerinin daha belirgin olması ve karmaşık geometrilerde destek yapıları gerektirmesi zayıf yönleri olarak görülse de, günümüzde doğru donanım ve malzeme seçimiyle bu zayıf yönlerin çoğu da belirginliğini yitirmektedir. 

SLA (Stereolithography) Steryolitografi

SLA teknolojisi ile, UV ışığa duyarlı sıvı reçinenin, UV lazer ile katmanlar halinde kürlenmesiyle 3 boyutlu objelerin oluşturulabilir. Bu teknoloji, çok yüksek çözünürlük ve hassasiyette, neredeyse pürüzsüz yüzeye ve çok karmaşık detaylara sahip modellerin basılmasına izin verir. Diğer baskı teknolojilerine göre, hammadde maliyeti yüksek, ve genellikle baskı alanları ve baskı hızı daha düşüktür, ayrıca elde edilen nesneler kırılgan olabilmektedir ve karmaşık geometriler baskı sonrasında model üzerinde belirgin iz bırakan destek yapıları gerektirebilmektedir. Kalıplama, prototipleme, dental ve kuyumculuk sektörlerinde kullanım alanları bulmaktadır. 

SLS (Selective Laser Sintering) – Seçimli Lazer Sinterleme

Toz haldeki polimer, metal, seramik veya kompozit malzemelerin, yüksek güçlü bir lazer ışını ile katmanlar halinde birbirlerine kaynaştırılarak katı nesnenin oluşturulmasına olanak veren teknolojidir. En büyük avantajları çok karmaşık geometrili modellerin üretimine, destek yapıları olmaksızın izin vermesidir, zira üretim sırasında sinterlenmeden kalan toz malzeme, modele destek görevi görür. Dayanıklı ve fonksiyonel parçalar üretmeye olanak sağlar. Elde edilen modeller izotropik yapıda olurlar. Ancak baskı maliyetleri oldukça yüksek ayrıca yüzey kalitesi pürüzlüdür ve kullanım alanına göre ardıl işlem (zımpara, parlatma vs) gerektirebilir. 

DLP (Digital Light Processing) Dijital Işık İşleme

SLA teknolojisine çok benzerlik gösterir ancak lazer yerine UV projektör kullanır. UV ışığa duyarlı reçineye, katmanın tamamı tek seferde projektör ile yansıtılarak üretim yapılır. Her katman tek seferde üretildiğinden baskı hızı SLA’ya göre çok daha yüksek olabilmektedir. Baskı kalitesi ve çözünürlüğü SLA’ya benzer seviyededir ve yine SLA teknolojisi ile benzer şekilde; kısıtlı malzeme çeşitliliği ve son üründe belirgin izler bırakan destek yapılarına ihtiyaç duyulması bu teknoloji için de geçerlidir. Bu teknolojiye sahip 3D yazıcılara günümüzde bir ev kullanıcısının bile erişebileceği fiyat seviyelerinde sahip olunabilmektedir. DLP yazıcılar; hobi, protoipleme, dental ve kuyumculuk sektörlerinde kendilerine kullanım alanı bulmaktadırlar. 

MJF (Multi Jet Fusion) Çoklu Jet Füzyon

HP tarafından, mürekkep püskürtmeli 2 boyutlu yazıcı teknolojilerindeki uzmanlıklarını da kullanarak geliştirilmiş olan bir 3 boyutlu baskı teknolojisidir. Bu yöntem, SLS’e benzer olarak toz halindeki ham malzemenin üzerinde seçilen bölgelere iki farklı baskı ajanının püskürtülmesi ve ardından ısıtılarak istenen kısımların birbirine kaynatılması esasına dayanır. Baskı hızı yüksektir, karmaşık geometrilerin destek yapılarına ihtiyaç olmadan basılmasına izin verir. Elde edilen parçalar yüksek yoğunluklu, dayanıklı ve izotropik yapıda olurlar. Ancak baskı maliyeti diğer, diğer 3D baskı yöntemlerine göre yüksek olabilmektedir. Bu yöntemle fonsiyonel prototipler, son kullanım parçalar üretmek mümkündür. 

Polyjet

Inkjet benzeri baskı kafaları aracılığıyla sıvı haldeki fotopolimer damlacıklarının püskürtülerek UV ışık ile derhal kürlenmesi ile üretim gerçekleştirilir. Farklı özelliklere sahip malzemelerin aynı anda kullanılmasına izin veren bir teknolojidir. Elde edilen modeller pürüzsüz yüzey kalitesine ve ince detaylara sahip olabilir. Çok renkli baskılar alınabilir ancak baskı maliyetleri oldukça yüksektir. Gerçekçi prototiplerin, bazı tüketici ürünlerinin ve medikal modellerin üretiminde kullanılmaktadır.

Ones Technology’de 3D Baskı Uygulamaları

Ones Technology, Ar-Ge, tasarım ve üretim süreçlerinde, 3 boyutlu baskı teknolojilerinden aktif bir şekilde faydalanmaktadır. Firmamız, öncesinde fason olarak 3 boyutlu baskı hizmeti alırken, 2018 yılından itibaren envanterine 3D yazıcıları eklemeye başlamıştır. Başlangıçta yalnızca prototipleme için kullanılmakta olan FDM yazıcılar, bugün birçok üründeki yapısal parçaların ve montaj aparatlarının, saha ekiplerinin ihtiyaç duyduğu montaj mastarlarının ve hatta ofis içerisinde ihtiyaç duyulan çeşitli objelerin üretiminde kullanılmaktadır. FDM teknolojisindeki yenilikleri de göz önünde bulundurarak makina envanteri daha yüksek baskı hızına ve daha kusursuz baskı kalitesine sahip yeni nesil yazıcılar ile güncellenir. Üretim hızı ve tasarımdaki esneklik konusunda MJF teknolojisinin sağladığı avantajlar ile de Ones Technology tasarım, prototip ve üretim süreçlerini daha etkili kılmayı hedeflemektedir.