3D Baskı Teknolojileri ve Kompozitler

3D Baskı Teknolojileri ve Kompozitler Eklemeli imalat olarak da bilinen 3D baskı, bilgisayar tarafından oluşturulan bir tasarımı kullanarak üç boyutlu bir nesneyi katman katman oluşturma yöntemidir. 3D baskıda dijital bir model, birçok ardışık ince malzeme katmanının yerleştirilmesiyle somut, katı, üç boyutlu bir nesneye dönüştürülmektedir. Zihnimizde canlandırabileceğimiz hemen hemen her şeyi 3D yazıcıyla basılabilen bir tasarıma dönüştürmek mümkündür. 3D yazıcılar, tasarımcıların ve mühendislerin önceki üretim yöntemlerinde mümkün olmayan şekillerde kompleks nesneler oluşturmalarına yardımcı olmaktadır. Alet, araç, oyuncak, telefon kılıfı, giysi, masa, lamba, çömlek yapımı ve hatta yapı inşası gibi birçok alanda 3D yazıcılardan yararlanılmaktadır. Tıp alanında da hastalara yardımcı olmak amacıyla 3D baskı kullanılmaktadır. Baskısı yapılan hassas ve detaylı medikal modeller sayesinde cerrahlar, ameliyat öncesi hastanın 3D modeli üzerinde deneme yapabilmektedir. 3D baskı teknolojileri sinterleme, eritme ve stereolitografi olmak üzere genellikle üç ana gruba ayrılmaktadır. Sinterleme, yüksek çözünürlüklü öğeler oluşturmak için malzemenin erime noktasını aşmayacak şekilde ısıtıldığı bir teknolojidir. Doğrudan metal lazer sinterleme için metal tozu kullanılırken, seçici lazer sinterleme için termoplastik tozlar kullanılmaktadır. 3D baskının eritme yöntemleri arasında toz yatağı füzyonu, elektron ışını eritme ve doğrudan enerji birikimi bulunmaktadır. Bu yöntemde, malzemeleri yüksek sıcaklıklarda birlikte eriterek nesneleri yazdırmak için lazerler, elektrik arkları veya elektron ışınları kullanılmaktadır. Daha çok SLA 3D baskı olarak bilinen stereolitografi ise istenen 3D şekli oluşturmak amacıyla sıvı reçineyi sertleştirmek için yüksek güçlü bir lazer kullanarak çalışır ve eklemeli imalat dünyasındaki en popüler ve yaygın tekniklerden biridir. Bu işlem, ışığa duyarlı sıvıyı, düşük güçlü bir lazer ve fotopolimerizasyon kullanarak katmanlı bir şekilde katı 3D plastiklere dönüştürür.

3D Baskı Tekniğinin Avantajları

3D baskı tekniği çeşitli avantajlar sunmaktadır. Bu avantajlardan biri, işçilik maliyetlerinin düşük tutulmasıdır. Birkaç farklı makinenin çalıştırıldığı ya da ürünleri bir araya getirmek için bir üretim hattının gerekli olduğu geleneksel imalatın aksine 3D yazıcıda bir operatörün makineyi çalıştırması ve yüklenen tasarımı otomatikleştirme sürecini başlatması yeterlidir. Ayrıca 3D baskı, parçaların ve ürünlerin geleneksel yöntemlere kıyasla çok daha hızlı üretilebilmesidir. Kompleks tasarımlar bir CAD modeli olarak oluşturulabilir ve yalnızca birkaç saat içinde hayata geçirilebilir. Böylece tasarım fikirlerini daha kolay ve hızlı şekilde belirlenir ve kısa sürede tasarlanır. Bu, tasarım aşamasından prototip aşamasına, ardından doğrudan üretim sürecine geçmesi haftalar veya aylar alan geleneksel yöntemlere kıyasla çok daha avantajlıdır. Prototip aşamasının hızlandırılması, işletmelerin potansiyel alıcılardan ve yatırımcılardan hızlı bir geri bildirim alınmasını mümkün hale getirmektedir. Geleneksel üretim yöntemlerin aksine son ana kadar değiştirilebilmesi ve kişiye özel hale getirilebilmesi, ürünün aynı zamanda hem pazara çıkma hem de başarılı olma potansiyeline sahip olup olmadığını test etmeyi kolaylaştırır.

3D Baskı Tekniği ve Kompozitler

Günümüzde 3D baskılarda kullanılan hammaddeler arasında en yaygın olanı plastiktir. Plastik ürünler genellikle termoplastik filamanların eritildiği ve katman katman şekillendirildiği FDM yazıcılarla oluşturulur. 3D yazıcılarla oluşturulan plastik parçalar, düz ve yuvarlaktan yivli ve ağlıya kadar çeşitli şekil ve yoğunluklara sahiptir. Sertlik, esneklik, pürüzsüzlük özellikleri ve parlak renk seçenekleri göz önünde bulundurulduğunda, plastiğe yönelik talep kolayca anlaşılmaktadır. Mekanik ve kimyasal özelliklerini korurken kırılmadan yüksek çözgü kapasitesine sahip olan plastiğin maliyetinin düşük olması da üretici ve tüketiciler tarafından tercih edilmesinde etkilidir. Plastik parçalar, 3D baskılı oyuncaklar ve ev eşyalarının yapımında yaygın olarak kullanılır. Plastiği daha güçlü hale getirmek amacıyla karbon fiber gibi kompozitler, 3D yazıcılarda plastik malzemelerin üzerinde son kat olarak kullanılmaktadır. Karbon fiberin plastikle kombinasyonu, 3D baskı endüstrisinde metale kıyasla hızlı ve kullanışlı bir alternatif olarak öne çıkmaktadır. Prepgreglerin veya katların kalıpların içine manuel olarak yerleştirildiği geleneksel yöntemlerden farklı olarak kompozit 3D baskı, prosesi otomatikleştirmeyi mümkün hale getirmektedir. Parametreler ayarlandıktan ve model baskıya hazır hale getirildikten sonra ek bir çabaya gerek kalmaksızın baskı gerçekleşir. 3D baskılı kompozit malzemeler güçlü olmanın yanı sıra oldukça hafiftir. Ağırlık, güç ve tasarım özgürlüğü gibi özellikleri pil, yakıt ve hızın önemli olduğu alanlarda bu tür malzemelerin kullanımının yolunu açar. Bu noktada, kompozit 3D baskının en önemli avantajlarından birinin de hızlı prototipleme olduğu vurgulanmalıdır. Bir parça oluşturmak için CAD’i kullanarak, herhangi bir ekstra maliyet veya malzeme israfı olmaksızın, bir üretim hattının tamamını başlatmaya ve ilk prototipten sonra modelleri ayarlamaya gerek kalmadan tasarımdan doğrudan üretime geçilebilir. Bu, özelleştirilebilir parçaların küçük üretim serilerinde son kullanıcı fiyatlarını düşürdüğünden özellikle küçük işletmeler için çok önemlidir. Grafen de gücü ve elektrik iletkenliği sayesinde 3D baskı teknolojisinde popüler bir malzeme haline gelmiştir. Malzeme, dokunmatik ekranlar gibi esnek olması gereken cihaz parçaları için idealdir. 3D baskı malzemeleri arasında en esneklerinden biri olan grafen ayrıca güneş panelleri ve yapı parçaları yapımında da kullanılmaktadır.   Kaynaklar https://www.twi-global.com/technical-knowledge/faqs/what-is-3d-printing https://edu.gcfglobal.org/en/thenow/what-is-3d-printing/1/# https://all3dp.com/2/stereolithography-3d-printing-simplyexplained/ https://anisoprint.com/blog/composite-3d-printing-101-benefits-technologies-applications/ https://www.sharrettsplating.com/blog/materials-used-3dprinting/= materyalller için iyi kaynak https://tractus3d.com/knowledge/learn-3d-printing/advantages-of-3d-printing/   Hazırlayan: Murat Soygür