Haberler

Eklemeli Üretim – Additive Manufacturing (AM) Yazı Dizisi: Yöntemleri Nelerdir?

Eklemeli üretim teknolojisi 20 yılı aşkın bir süredir araştırılmakta ve geliştirilmektedir. Üretilmiş mamulden gerekli kısımların çıkarılması yöntemiyle işleyen eksiltici üretimden farklı olarak eklemeli üretim, dijital baskı teknolojilerinin kullanımı vasıtasıyla malzemenin katman katman biriktirilerek eklemlenmesi ile üretim yaparak üç boyutlu parçalar oluşturur. Bunu yaparken de Bilgisayar Destekli Tasarım (Computer Aided Design CAD) modellemesi kullanır. Son yirmi yılda yapılan yoğun araştırmalarla, yeni ve yenilikçi eklemeli üretim süreçlerinin geliştirilmesinde ve ticarileştirilmesinde ve bunların havacılık, otomotiv, biyomedikal, enerji ve diğere alanlarda uygulamasında önemli ilerleme kaydedilmiştir.

Yaygın kullanımı, bir dijital baskı türü olarak kabul gören, 3D baskı (üç boyutlu baskı) olan eklemeli üretim teknolojisi ile ilgili yazı dizisinin bu bölümünde eklemeli üretim yöntemleri hakkında bilgi verilmiştir.

Şimdiye kadar endüstriyel şirketler tarafından ticari pazara çeşitli eklemeli üretim yöntemleri tanıtıldı. Eklemeli üretim yöntemlerini kategorize etmenin birçok farklı yolu olmakla birlikte, bu yazıda, dijital baskı teknolojilerinin eklemeli üretim alanında kullanılan malzemeler baz alınarak bir kategorizasyon yapılmıştır. Bu doğrultuda incelenecek yöntemler (1) sıvı/akışkan, (2)filament ve/veya macun, (3)toz, ve (4)katı olarak belirlenmiştir.

  1. Sıvı/Akışkan Malzeme Kullanarak Eklemeli Üretim

Ticari olarak satılan ilk eklemeli üretim teknolojisi olan stereolitografi (SLA), sıvı haldeki reçinenin ultraviyole (UV) ışığa maruz bırakılarak katı hale getirilmesi yöntemi ile üretim yapar. Bu işlemde, CAD modeli katmanlar halinde dilimlere ayrılır, dilimlenen tabakaların her biri UV ışığı tarafından taranarak sertleştirilir. Bir katman oluşturulduktan sonra platform bir katman kalınlığına göre iner. Daha sonra, reçine ile kaplanmış bir bıçak parçanın enine kesiti boyunca süpürür ve bir kat kalınlığında taze reçine ile yeniden kaplar. Bu taze katman, önceki katmana yapıştırılarak UV ışıkla taranır.

Multi-Jet Modelleme (MJM), mürekkep püskürtmeli baskıya benzeyen ancak çoklu baskı kafalarını kullanan bir teknikle uygulanan dijital baskı teknolojisinde eklemeli üretim yöntemidir. Baskı kafasının, püskürtme jetlerini doğrusal bir dizide yönlendirmesiyle işlem başlar. Her bir jet, UV ile işlenebilen polimeri veya reçineyi dağıtır. MJM kafası, her bir katmanı oluşturmak için ileri ve geri hareket eder, ardından malzemenin sertleşmesi için UV ışığı ile taranır. Bir katman tamamlandığında, platform bir katman kalınlığında iner ve bir sonraki katman bir önceki tabaka üzerine inşa edilir. Bu işlem, tüm parça oluşturuluncaya kadar tekrarlanır.

Hızlı Dondurma Prototipleme (RFP), su damlacıklarının katman katman biriktirilmesi ve dondurularak buz parçaları oluşturulması yöntemi ile çalışan ilginç ama henüz ticarileşmemiş bir dijital baskıda eklemeli üretim işlemidir. Bu süreçte işlemin gerçekleşeceği alan suyun donma noktasının altında bir sıcaklıkta tutulur. Her bir tabakanın inşasında, su bir kafadan dışarı atılır ve önceden dondurulmuş buz yüzeyine bırakılır. Yeni biriktirilmiş su tabakası esas olarak bir önceki tabakanın buz yüzeyi ile iletim yoluyla soğutulur. Sonuç olarak, biriken su hızla donar ve bir önceki tabakaya bağlanarak yeni bir tabaka oluşturur.

  1. Filament ve/veya Macun Kullanarak Eklemeli Üretim

Birleştirmeli Yığma ile Modelleme (Fused Deposition Modeling – FDM) 1980lerin sonlarında geliştirilmiştir. Bu işlem genellikle erimiş haldeki plastik türevi bir malzemenin, hareketli bir başlıktan materyalin üzerine boşaltılması yöntemi ile uygulanır. Materyal, kafanın içindeki erime noktasının biraz üzerinde bir sıcaklıkta ısıtılır, daha sonra bir kafanın ağız kısmından materyalin üzerine boşaltılır ve katılaşana kadar soğutulur ve bir tabaka oluşturulur. Aynı işlem, üretilecek malzeme tamamlanana kadar tekrarlanır.

Robocasting, sulu bir seramik macun katmanını üç boyutlu parçanın imal edilmesi için katmanlar halinde boşaltılması yöntemiyle yapılan bir dijital baskıda eklemeli üretim tekniğidir. Robocasting’de seramik macun nozülden boşaltılarak bir malzemenin üzerinde biriktirilir. Her bir katmanın birikmesinden sonra, kızak sisteminin dikey ekseni bir katman kalınlığında yukarı doğru hareket eder ve bir sonraki katman biriktirilir. Bu adım üç boyutlu parçanın tamamı imal edilene kadar tekrarlanır.

 Freeze-form Extrusion Fabrication (FEF), robocasting’e benzer, ancak her tabaka, boşaltılan sulu macunun dondurulmasıyla elde edilir. Tüm makine, alt tabaka üzerine boşaltıldıktan sonra macunu katılaştırmak için suyun donma noktasının altında sıcaklığı muhafaza eden bir dondurucu kutu içine yerleştirilmiştir.

Kaynak: Guo, N. & Leu, M.C. Front. Mech. Eng. (2013) 8: 215. https://doi.org/10.1007/s11465-013-0248-8

 

 

Etiketler:

This is a unique website which will require a more modern browser to work! Please upgrade today!