Modern Dünyadaki Evsel Üretim: Üç Boyutlu Yazıcılar

3 Boyutlu Yazıcı

Tarihi bir teknolojinin evlere yerleşmesiyle, üretimin kişiselleşmesi konusundaki geçişi izlediğimiz bir dönemdeyiz. Kompozit maddelerin eriyik halinde katmanlar şeklinde birleştirilmesi ve sonrasında nesnelerin üç boyutlu sekilde meydana getirilmesine imkan veren bu teknoloji 1980'li yıllardan bu yana hayatın içine girmiş olsa da, 2000'li yıllardan sonra bireysel kullanımda önemli bir yere vardı.

 Bu yazıda eğlenceyle kullandığım cihazın bireysel bir kullanıcı gözünden özelliklerini anlatmaya çalışacağım.

Öncelikle temelinde birkaç farklı teknolojik yapı içeren bu yazıcılar için iki önemli tipini anlatarak başlamak gerekli:

• FDM tipi yani Eriyik Yığma Modellemesi adı verilen, filamentin eritilerek, katman (Layer) şeklinde adım adım eklenerek yükseltildiği ve sonrasında nesnenin elde edildiği modeldir. Bu baskı materyali yani filament, baskı kafası (ekstrüder) içinden geçerken ısıtıcı sistem ile eritilir. Baskı için istenen katman inceliği, baskı kafasının çıkışındaki kalibre ile elde edilir. Sonra yazıcı 3 eksendeki hareketi ile cismin oluşturulmasını sağlar. Baskı için kullanılan filament, diğer sistemelere daha ucuz bir ham madde olduğu için uygun fiyatlı baskı alma imkanı sağlar. Filamentler üzerinde yapılacak minimal değişiklikler ile farklı niteliklerde baskı alma imkanı olacaktır.
  

• 

  SLA tipi 3D Yazıcı
  

  SLA tipi yani Sterolitografi Cihazı, katmanlı inşa sisteminin bir diğer türü olarak karşımıza çıkmaktadır. Burada filament yerine reçine şeklinde sıvı bir materyal içerisinde hedeflenen bölgenin ışık, lazer ve UV teknolojisine sahip bir enerji kaynağı ile kürleme ismi verilen bir olayın gerçekleşmesi sağlanır. Bu sayede bölgedeki reçine katılaşarak meydana gelecek olan cismin şeklinin oluşması sağlanır.

Geleneksel yöntem olan FDM tipi yazıcılara göre, reçinelerrin pahalı olması ve sistemin daha pürüzsüz bir çıktı almsaını sağlayacak hassas üretim mekanizmasından dolayı, SLA tipi yazcıların üretimi daha pahalıdır. Genellikle daha profesyonel modellemelerde tercih edilmekte, özellikle medikal alanda kullanım örnekleri mevcuttur. 

3D yazıcılarda en çok tercih edilen materyelleri tanıtıcak olursak;

Katkısız olan maddeler

• ABS akrilonitrit Butadin stirin maddesinin meydana getirdiği, en popüler filament yapılarından birisidir. Dayanıklılık yapısı yüksek olduğu ve baskı alması zor olduğu için hassas bir işleme gerektirmektedir. En çok tercih edilen ve diğer bir çok filamente üstün bir yapısı mevcuttur. Yüksek gerim ve sıcaklıklara dayanabilmektedir.
  
• PLA polilaktik Asit'ten elde edilen ve evrensel olarak en çok tercih edilen polimer yapılarından birisidir. Üretimi kolay olması, aynı zamanda yapısının biyolojik olması nedeniyle kullanımda bir çok üstünlüğe sahiptir. Her yazıcı tarafından baskısı alınabilecek bir maddedir. Düşük baskı sıcaklığı, düşün çözünme, kokusunun olmaması, gıda ile temasta sorun çıkartmaması önemli özelliklerindendir.
• PETG, polietilen tetrafolat yani dünyada en sık kullanılan plastik türü, su şişelerinin yapımında kullanılmaktadır. Bir çok sanayi ürünü, tekstil ürünü için ham madde olan bu materyalin 3D yazıcılarda kullanımı, glikol içermeyen PET türüne göre daha az kırılgan ve daha kolay şekil verilmesinden dolayı tercih edilir hale gelmiştir. PLA'dan dayanıklı, ısıdan kolay etkilenmesi nedeniyle de ABS'den daha kolay basılan bir materyaldir. Ancak yazıcı başlığına aktarım sırasında teknik değişimler gerektirebilir. En büyük dezavantaj ise nemden etkilenmesi olarak düşünülebilir, depolama şartları önemlidir.
• Naylon, sentetik bir polimer olan, hafif ve bir çok sanayi ürününde önemli bir yer oluşturan güçlü bir filmanttir. Baskı içinde, sonrasında boyanabilir. Havadaki nemi emme özelliği nedeniyle depolanmasında sorunlar görülebilir. İşlevsel prototipler için ideal materyallerden birisidir.
• FPE, esnek filamentlerin temenini oluşturan flex poliester yapılı maddedir. PLA grubuna göre daha yumuşak ve esnek yapıdadır. Bir filamentin içerisine eklenerek onun esnekliğini ve yumuşaklığını ayarlamada kullanılabilir. Yazdırılması kolaydır.
• Kevlar yapılı filamentler yani poliklarbon yapılı, dayanıklı, sanayi tipi üretime imkan veren bir filmanet yapısıdır. İnovatif çalışmaların ve endüstriyel üretimin önemli yerini oluşturmaktadır. ABS gibi dayanıklı bir materyallerdir. Buna savunma sanayi, ulaşım sanayi gibi ağır ve gücün-dayanıklılığın önemli olduğu alanlarda kullanımından anlaşılmaktadır. Tabi materyalin yapısı gereği diğer türlerden daha yüksek maliyette olduğu net bir şekilde kendini göstermektedir.

Katkılı materyallerin ise genel özellikleri bakımından fiziksel ve kimyasal tepkimeleri kullanım esneklik, baskı sıcaklılığı, dayanıklılık ve maliyet gibi konularda değişim elde edilen materyallerdir. Özellike metalik yapılar elde etmek için çeşitli metal tozları (demir, bakır, bronz, gümüş) ile PLA birleşiminden elde edilen materyallerin işlem sonrasında küçük zımparalama yöntemleri ile metalik görünüm elde edilmesi, içerdiği antibakteriyel yapılar sayesinde medikal kullanıma imkan veren filamentler, iletkenlik niteliğinin katılması, ağaç-tahta yapısı eklenerek sanatsal bir yapının elde edilmesi bunlara örnektir. 

Bunun yanı sıra suda veya başka çözücülerde çözünme yeteneği kazandırılan bir grup filament ise destek filamentleri olarak kullanımda yerini almaktadır. Bu sayede modellemelerde daha stabil yapılar elde edilmektedir. 

TinkerCAD üç boyutlu ücretsiz modelleme yapmak ve bireysel kullanım için öneribileceğim web siteleri arasında yer almaktadır. Özellikle yeni başlayanlar için buraya tıklayarak ulaşabilecekleri ve ücretsiz kayıt olabilecekleri bir sitedir.

Ücretsiz modellerin idirilip direk baskıya verilebileceği bir diğer web sitesi ise thingiverse olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu site, bu alanda modelleme yapan kişilerin model yapılarını paylaştığı bir sitedir. Bunun yanı sıra çeşitli programlamlar ile yapılacak modifikasyonlu örnekleri, baskı alırken kullanılacak teknik ayarları da bulabilirsiniz.

İnovatif girişimlerin her alanda paylaşılabildiği bir web sitesi olarak sürekli takip ettiğim bir başka site ise: instructables , bu site içerisinde mekanik, mutfak, elektirik veya yaşam içinden bir çok örnek bulabilirsiniz. Bu örneklerin bir kısmında 3D printer kullanılırken, bir kategori olarak sadece yazıcılar ile yapılabilecek farklı projelerde sizlere örnek oluşturabilir.