16 Ocak 2012 
admin 
ÖZET: 3D Baskı bir tür ilaveli veya tabakalı imalat teknolojisi olup, geometrik bir objenin 3D resmi esas alınarak aynı türden malzemenin ince tabakalar halinde serilmesi ve obje konfigürasyonuna göre katılaştırılması ile elde edilen üç boyutlu şekillerdir.3D teknolojileri diğer ilaveli veya tabakalı teknolojilere oranla daha hızlı ve daha temiz yüzey vermektedir. Bu teknoloji ile tek hamlede çeşitli fiziksel ve mekanik özelliklere sahip malzemeler kullanılarak karmaşık şekilli parçaların üretilmesi mümkün hale gelmektedir.3d Baskı Teknolojisi bir üç boyutlu tasarımdan hareketle ardı ardına oluşturulan çok tabakalı plakalarının bir biri üzerinde difüzyonla bağlanması veya sinterlenmesi ile oluşturulan üç boyutlu objelerdir. Bu teknoloji ile yakın tarihlere kadar kalıp ve örnekler üretilirken günümüzde seri üretim parçalar üretilir hale gelmiştir. Çok dilimli yapılar ardı ardına düşürülerek ergime, yumuşama, difüzyon, selektif lazer sinterleme (SLS) , ergitmeli kaplama teknolojileri ( FDT ) ile sıvı polimer filmlerin UV kaynakları ile sertleştirilmesi, katı plaka veya folyoların üst üste bindirilerek sinterlenmesi veya pişirilmesi gibi birçok teknoloji uygulanmaktadır. Bu makalede hızlı prototipleme veya 3D Baskı teknolojilerine topluca bir göz atılacak özet bilgiler verilecektir.
1. Giriş
Metal, seramik ve polimerlerin şekillendirilmeleri için birçok teknoloji geliştirilmiştir. Günümüzde şekil verme süreçleri için beş temel teknoloji uygulanmaktadır.Bunlar;
1. Keserek, talaş alarak şekillendirme;
2. Deformasyon veya döverek malzemelerin şekillendirilmesi
3. Kaynak ve lehimleme veya sinterleme gibi teknolojiler kullanılarak birleştirme ile şekillendirme teknolojileri
4. Sıvılaştırıp bir kalıpta katılaştırma veya döküm teknolojisi ile şekillendirme
5. Çok tabakalar halinde dilimli irileştirme yöntemi ile şekilverme teknolojileri ( 3D Baskı )
Tüm şekil verme teknolojileri ikincil işlemlerle gerçekleştirilmektedir. Başka bir ifade ile bir kalıp veya aparata göre şekillendirme işlemleri uygulanmakatdır. Sanayi devriminden önce kullanılan bu teknolojiler sanayi devrimi ve sonrası daha seri, müşterileşen ve biribirinin aynısı ürünlerin üretilmesi mümkün hale gelmiştir. Özellikle bilişim teknolojilerinin entegrasyonu sonucu,alışılagelmiş teknolojiler yavaş yavaş tamamen yeni teknolojilere yerlerini terketmektedir.
Bilgisayar baskı makinalarından sonra bu teknolojinin çok tabakalı üç boyutlu objelere dönüştürülmesine yönelik çalışmalar 1970 li yıllardan itibaren başlamıştır. Otuz yıllık bir gelişme sürecinden sonra bu teknolojiler ticari hayata girmeyi başarmışlardır. Öyle ki bu teknolojiler, evlere kadar girebilecek boyut ve esneklikte üretilir olmuştur. Bu muazzam teknolojik gelişim, sınai mülkiyet haklarını gündeme getirecek kadar esnek bir kopyalama imkani getirmektedir. 3d Baskı teknolojisi ile hızlı kopyalama imkanının doğması, beraberinde sınai mülkiyet hakkının korunmasını da gündeme getirmiştir. Bu teknoloji ile en karmaşık objeler en dar toleranslarla hiç bir kalıp kullanılmadan üretilebilmeketdir.
Bu teknoloji ilk defa 1977 de Wyn Kelly Swainson adıına patentlenmiştir.Ancak bu günkü 3D teknolojisi 1984 yılında MIT de Chareles Hutt tarafından geliştirilmiştir.Büyük bir hızla, üç boyutlu teknik resimden üç boyutlu objenin üretilir olması yüzünden bu teknolojilere hızlı prototipleme teknolojileri adı verilmiştir. Yüzey düzgünlüğü kesme ve talaşlı işlemlerle rekabet edecek düzeyde hatta bazı 3D Baskı teknolojileri çok daha düzgün yüzey bitirme imkanı sağlamaktadır.
2. Belli Başlı Teknolojiler
Hızlı prototipleme kapsamında kullanılan birçok teknoloji vardır. 3D Baskı Teknolojisi bunlardan sadece bir tanesidir.Belli başlı 3D kapsamında yer alan teknolojiler aşağıda sıralanmıştır ;
•Stereolithography (SLA)
•Selective Laser Sintering (SLS)
•Selective Laser Melting (SLM
•Fused Deposition Modeling (FDM)
•3D Baskı Teknolojisi
•3D Baskı ve Kaplama İşlemesi
•Multi-Jet Modeling
•Laser ile işlenmiş net şekilli parça imalat teknolojisi
•Direct Metal Kaplama Teknolojisi
•Lamine Obje Imalat teknolojisi (LOM)
3D Baskı Teknolojisine ait basıtleştirilmiş bir şema aşağıda verilmektedir. Toz halindeki malzeme bir yatağa taşınmakta, burada enlemesine kesite uygun ışın demeti ile malzeme katılaştırılmaktadır. Her aşamada katılaştırılan tüzeye örtülen toz tabaka veya filim yeniden katılaştırılarak nihai objeye ulaşılmakatdır.
Üç boyutlu baskı teknolojileri ile her türlü özellikte malzeme kullanılabilir. Reçine, polimer, metal, seramik ve cam, plastik, kum ve kağıt gibi her türlü malzeme toz halinde veya ince folyo halinde kullanılabilmektedir. Kullanılan belli başlı 3D teknolojilerine gelince;
Ink-jet baskı teknolojieis en eskilerinden biridir. Burada boya yerine cimento, reçine, sıvı polimer üretilecek parçanın kesitini verecek şekilde bir yüzeyin üzerini kaplamaktadır. Mürekkep püskürtme gibi bu malzemeleir bir bağlayıcı ile püskürtmektedir. Bağlayıcı UV ye duyarlı olabildiği gibi termo-set veya bir başka bağlama etkisi ile bağlanmakta ve katılaştırılmakatdır. Bir sonraki aşamada jet tekrar kesite uygun püskürtme yapmakatdır. Bu teknoloji ile renkli objelerin nasılması veya ütetilmesi mümkündür.
Digital Işık Prosesleme (DLP) Teknolojisi de oldukça basit bir mantıktan hareketle geliştirilmiş bir teknolojidir. Bu teknolojisde sıvı polimer bir kapta ısına marzu birakılmakta, ve zamanla sertleşmektedir. DLP teknolojisinde sertleşme sürecine giren polimer yüzeyine yeniden ince bir sıvı polimer filmi püskürtülerek yeniden ışınlanır. Böylece çok tabakalı bir ojeye ulaşılır. Kalan polimer kabından boşatılarak yendien saklanır.
Bir başka teknoloji de toz halde polimerin bir polimer tayağına taşınması ve süpürülerek ince bir tabaka elde edildikten sonra UV ısın hüzmeleri ile beklenen kesitin sertleştirilmesi sağlanır. Bu süreç de öncekiler gibi sürekli tekraralanır. Yatak homojen bir toz filmi oluşturduğu gibi aynı zamanda katılaşan Alana dab u tozlar bir tür tutucu duvar gibi etkileşim sağlarlar.
Selektif Laser Sinterleme (SLS) Teknolojisinde de durum aynıdır. Ancak bu teknolojşide polimer den ayrı seramik ve metal tozları kullanılmaktadır. Birçok otomotif ve uçak parçası bu teknoloji ile üretilmeketdir. Burada laser oldukça kuvvetli olup
ortamda bulunan tozları sinterlemeketdir. Bu süreç tekrarlanarak nihai objeye ulaşılmış olur. Selective Laser sintering (SLS) oldukça yeni bir teknoloji olup, metal objelerin üretilmesinde etkin olarak kullanılmaktadır . Endüstride birçok model ve tasarım ları bulunmaktadır. Tipik işleyiş mekanizması aşağıda verilmiştir.
SLS Teknolojisi
SLS teknolojisinde çok güçlü C02 laserleri kullanılmakatdır. Sinterleme sıcaklıkları kullanılan malzemelere bağlıdır. Bilgisayralarla bu sıcaklık kolaylıkla kontrol edilebilmeketdir. SLS teknolojilerine alternatif olarak; selective inhibition sintering (SIS) teknolojileri de kullanılmakatdır. Inhibitörler, sinterlemeyi büyük olcüde basitleştirdiğinden SIS teknolojilerı SLS teknolojilerine oranla oldukça ucuzdur. Laser yerine electron ışınlarından da yararlanılmakatdır.
Ergimis kaplama Teknolojisi (FDM ) tel veya serit halindeki malzemelerin bir yüzeye sürülmesi ve burada ergitilerek arzu edilen 3D objesine ulaşılması esasına dayanmakatdır. Bir hzumeden çoıkan ısı kaynağı ile ile malzeme erimekte yatay ve düşey konuşlandırılarak arzu edilen geometric şekle ulaşılmakatdır.
Lamine Obje İmalatı (Laminated Object Manufacturing – LOM) : Prosese ait tipik işleyiş mekanizması aşağıda verilmiştir.
Bu teknoloji ile şekilden de görülebileceği gibi her malzeme türü ve boyutta objeler lazer yardımı ile şekillendirilmektedir. Sürecin hassas tolerasnslarla kontrolu mümkündür. Malzemeler termal olarak bir onceki tabakaya difüzyon bağı ile bağlanmakatdır.
Stereolitografi teknolojisi de bir başka 3D baskı yöntemidir. Bilgisayar kontrollu laser yardımı ile arzu edilen objelere litografik yöntemlerle ulaşılmakatdır. Optik bir teknoloji olduğundan bu teknolojiye stereolitografik teknoloji adı verilmiştir. Bu aöaçla uyuklara sıvı foto-polimer malzeme sürülür. Hassas dağlama ile oyulan yerler sürekli ardadara düşürülen tabakalarla üç boyutlu konfigürasyonlara ulaşılır. .Stereolitografi teknolojisine ait uygulamalar aşağıda şekilde şematize edilmiştir.
3. Uygulama Alanları
3D teknolojisi, her yeni teknoloji gibi, kopyalama amaçlı kullanılmış, oldukça uzun bir ticarileşme süreci yaşamıştır. Tasarım doğrulaması, hızlı prototipleme, metal dökümü, müşteri odaklı parça imalatı, eğitim ve eğlence amaçlı kullanılmıştır. Zamanla paleontolojide fosillerin yeniden üretilmesi, değeri çok yüksek arkeoloji ve tarihi eserlerin yenisi ile yenilenmesi, kemik lyapıların yeniden konstrüksyonunda, kırık ve protezler için gerekli bio medical malzemelerin imalatında kullanılmaya başlamış ve geçen sürede ilgi hızla artmakatdır.
Günümüzde en fazla bioteknoloji ve tıbbi cihaz uygulamaları için 3D Baskı teknolojilerinden yararlanılmakatdır. Canlı hücrelerin tabaka tabaka üstüste düşürülerek organizk gövde elemanlarının üretilmesind e çalışılmakatdır. 3D teknolojisi organiz organ üretme endüstrisine de ışık tutacak mahiyettedir. Organ bası, bio-baskı, bilgisayar destekli doku muhendisliği gibi alanlara 3D teknolojisi ışık tutmaktadır. Kalıp kullanmadan nano boyutunda bir toleransla uç boyutlu objelere geçilebilmesi teknolojinin en son harikalarından biri olarak değerlendirilmeketdir.
3D teknolojisi ile imal edilen Urbee ilk prototip araçtır. Cam ve tüm plastikler dahil otomobil gövdesi 3D teknolojisi ile tek süreçte imal edilebilmiştir. Bu amaçla Dimension 3D Printers ve Fortus 3D Üretim Sistemi Otomobilden sonra Mimar Enrico Dini de 3D teknolojisi ile monoblok apartman inşa etme amacındadır. Bu amaca da ulaşabileceğine inanılmaktadır. Ameliyatlarıdaha etkin, aha kolay gerçekleşebilmesi için bilgisayar destekli digital verilerden 3D organ orneklerine ulaşılabilmekte, incelenerek ameliyatin kısa surede yüksek performans ile gerçkeleşmesi sağlanmakatdır. Omurların arasında oluşan yaşlanma, çatlama ve bozulmaların, diz kapağı altında bulunan dokunun yenilenmesi gibi birçok vücük rekonstrüksyon süreçlerinde 3D teknolojileri etkin olarak kullanılacaktır.
Ameliatın planmalnamsı, müşterileşen biomedical cişhaz ve malzemelerin imaları mümkün hale gelecektir. 3D teknolojisi geliyorum diyor. Tıbbi cihaz üreticileri, 3D cihazınızı kendi üretim sürenizden daha kısa sürede kopya edebilecek kapasitedir. 3D teknolojileri, geleceğin anahtar teknolojilerinden olup, özellikle tıbbı cihaz alanında faaliyet gösteren girişi,mcilere büyük umutlar vadetmektedir.
Prof.Dr. Metin YEREBAKAN
