3D Baskı Teknolojileri 101

3D yazıcılar uzun zamandır hayatımızda olmasına rağmen evlerimize girebilecek kadar yaygınlaşması çok yenidir. 3D baskı konusunda bir şeyler öğrenmek istiyorsanız en temelden, yazıcıların baskı teknolojilerinden başlamanız gerekir.

3 boyutlu yazıcılar ile 2013 yılında tanışmıştım. Yüksek lisans sırasında yaz okulu için gittiğim New York’ta MakerBot’un dükkanına götürmüşlerdi bizi, “İşte gelecek bu, şimdiden deneyimleyip hazır olun!” diye. Yazıcının önünde durup uzun uzun ve hayranlıkla izlediğimi çok net hatırlıyorum. 10 cm boyunda bir Tardis* modeli alıp getirmiştim ve nasıl bir heyecanla etrafımdakilere gösterdiğimi anlatamam!

Doğruyu söylemek gerekirse, üzerinden onca yıl geçmesine rağmen hâlâ 3D yazıcıdan basılan bir şey gösterdiğimde aynı heyecanla anlatıyorum ve işin garibi karşımdakiler de hâlâ aynı şaşkınlıkla dinliyorlar. Herkesin bu teknolojiyi tanıyıp deneyimlemesi için yıllardır çeşitli projeler yapsak da yeterince yayıldığını düşünmüyorum. Bu sebepten, 3D yazıcıları ve kullanılan teknolojileri tanıtmak için bir blog dizisi hazırlamaya karar verdim.

Bu ilk yazıda, şu anda en çok kullanılan diye sayabileceğimiz 3 yöntemi temel olarak anlatacağım. Sonrasında da farklı ve ilginç teknolojilerle bu işin geleceğini inceleyeceğim. O zaman daha çok beklemeden en çok kullanılan teknolojilerle başlayalım!

 

FDM (Fused Deposition Modelling) Teknolojisi

Yığma modeli olarak da anılan bu yöntemde temel olarak, eritilmiş bir malzemenin katmanlar şeklinde üst üste yığılmasıyla istenilen model oluşturulur. Gözünüzde daha iyi canlanabilmesi için, bir odayı inşa ederken duvarın tuğlalarını kat kat yerleştirdiğinizi düşünebilirsiniz.

Filament adı verilen hammadde, çeşitli malzemelerden oluşabiliyor. En çok kullanılan PLA ve ABS gibi plastik malzemelerin yanı sıra odun, seramik, çimento ve çeşitli metallerden de filamentler bulunuyor. Bu konuyla biraz ilgiliyseniz, bazı ülkelerde bu teknolojinin kullanımıyla çok kısa sürede evler yapıldığını görmüş olabilirsiniz.

Bbaskı ucunun belli sıcaklık ve basınç oranına yükselip filamenti akışkan hale getirmesiyle süreç başlıyor. Sonrasında daha önceden hesaplanmış XYZ koordinatlarındaki noktalara hesaplanan miktarda filamentin akıtılmasıyla ilk katman oluşuyor. Sonrasında teker teker üst katmanlar oluşturularak model tamamlanmış oluyor.

Bu yöntem, pratikliği ve düşük masraflı olmasıyla son kullanıcının en çok kullandığı yöntem olarak görünüyor. Öte yandan bazı modellerde çok fazla destek yapısı kullanılması gerekmesi ve baskı sonrası süreçlerde her malzemenin kolay işlenebilir olmaması sebebiyle kullanılamadığı modeller olabiliyor.

 

SLA (Stereolithography) Teknolojisi

En eski 3D yazıcı teknolojisi olan bu yöntemde hammadde olarak sıvı reçine kullanılır. Bir kabın içinde duran bu reçineye, ultraviyole lazer ışık verilen noktanın katılaşmasıyla model oluşur. Fotopolimerizasyon adı verilen bu işlemle sıvı reçine katman katman katılaşır ve en sonunda model oluşur. Baskı bitince reçine içerisinden model çıkarılır.

En eski teknoloji olmasına rağmen hâlâ kullanılmasının sebebi en stabil baskı teknolojilerinden biri olarak görülmesidir. Öte yandan FDM teknolojisini kullanan cihazlar kadar yaygın kullanılamamasının sebebi, son yıllarda fiyatları düşse de cihazların fiyatının hâlâ çok yüksek olması ve kullanılan reçinenin temini zor ve pahalı olmasıdır. Bu sebeplerden dolayı daha çok endüstriyel alanlarda kullanılmaktadır.

 

SLS (Selective Laser Sintering) Teknolojisi

SLS teknolojisi, SLA teknolojisi ile benzer bir şekilde çalışır. SLA’de lazer ışığı sıvı reçineyi işleyerek 3D modeller oluştururken, SLS’te sıvı reçine yerine toz halindeki madde kullanılarak kızılötesi lazer ışığının yine katman katman tozu sertleştirip birleştirmesiyle 3D modeller oluşur.

Bu teknoloji özellikle FDM teknolojisi ile üretilemeyecek zorlukta ya da çok hassas parçalar hazırlanırken kullanılır. Dayanıklılığı çok yüksek parçaları rahatlıkla üretebilmenize rağmen baskıların yüzey kalitesi düşüktür. SLA’de olduğu gibi maliyetinin de fazla olması sebebiyle endüstriyel alanlarda kullanılmaktadır.

 

Peki, sınırımız filament mi?

Sınırınız elbette ki filament değil. Hazır başlamışken bunlardan çok farklı bir 3D baskı teknolojisinden de bahsedeyim. Bu yazıcılar kağıt, yapıştırıcı ve kesici kullanıyor. Bildiğiniz kağıtları el işi dersindeki gibi işleyip model ortaya çıkarıyor.

Mcor firmasının sadece kağıt, yapışkan ve kesici kullanarak ortaya üç boyutlu tasarımlar çıkaran Arke modelinde renk sınırlaması da bulunmuyor. Ana malzeme olarak kağıdı kullanması diğer yazıcılara kıyasla, her ne kadar dönüştürülebilir plastik kullanıyor olsalar da dönüştürülmeyen parçaların doğada çok uzun yıllarda yok olabilmesinin yanında kağıdın kısa sürede yok olabilmesini göz önüne alınca, daha çevreci gözüküyor.

Bir diğer ilgi çekici özelliği de herhangi bir renk sınırlaması bulunmaması, normal bir renkli yazıcı gibi modelleri bastığı için renk olarak da herhangi bir sınırlamanız bulunmuyor. Nasıl 3D baskı aldığına dair aşağıdaki videoyu izleyebilirsiniz.

 

Gelecekte 3D baskı ile ilgili ne gibi gelişmeler bekleniyor?

Mevcut teknolojileri konuştuktan sonra biraz da gelecek tahminlerine bakalım. Hubs’ın 2020 raporunda gelecekle ilgili çok ilginç veriler bulunuyor.

Önümüzdeki 5 yıl için, 3D baskı pazarının yıllık olarak %24 büyümesi bekleniyor. Bu tahmini yaparken son 3 yılda 3D yazıcıları kullanan profesyonellerin sayısının 3 kat artmasını ve internette satılan 3D basılmış ürünlerin %40’ının seri üretim parçaları olduğu verisini göz önünde bulundurmuşlar.

Yukarıdaki harita, 2019 yılı içinde talep edilen 3D basılmış parçaların sayısını gösteriyor. Amerika, İngiltere ve Hollanda başı çekse de ülkemizin de bu listeye girebildiğini görmek beni umutlandırıyor. 2018 ile karşılaştırıldığında talep sayısının %300 arttığını öğrenirseniz tablo daha da ilgi çekici hale gelecektir!

Bir diğer grafik de internet üzerinden hangi alanların ürünlerinin daha çok talep edildiği üzerine. Endüstriyel kullanım ve elektronik alanlarının ön plana çıktığı tahmin edilebilir zaten. Yalnız burada göz ardı edilmemesi gereken bir nokta da var. Listenin altında bulunsa da uçak teknolojileri ve otomobil üretiminde de 3D yazıcılar yaygın olarak kullanılıyor. Siz de tahmin edersiniz ki BMW yeni bir modeli için 3D parçayı internetten almıyor, kendi fabrikasında basıyor, yani bu alanlar tabloda az kullanılıyor gibi gözüküyor olsa da ne kadar yoğun kullanıldığını tahmin edemezsiniz!

Öyle ya da böyle, bu teknoloji hayatımıza girdi ve eminim ki hiç çıkmayacak. Büyük bir merakla gelişmeleri takip edip evlerimize birer 3D yazıcı alabileceğimiz zamanın gelmesini iple çekiyoruz. Ofisteki 3D yazıcı pandemi sırasında sağlık çalışanlarına siperlik basabilmek için bir süre bende kaldı. Siperlik basımı bittiğindeyse evde ne kadar çok şeye ihtiyaç duyduğumu fark ettim! Kırık kalorifer peteği vanasından IKEA kitaplığa askı yapmak için gerekli parçaya, mumluktan dikiş makinesi ayağına kadar o kadar çok şey bastım ki, onu nasıl geri veririm hiç bilmiyorum…

 

SLA teknolojisi çizimi: Paolo Cignoni – CC BY-SA 4.0

FDM teknolojisi çizimi:Paolo Cignoni – CC BY-SA 4.0

Tardis: “Doctor Who” dizisindeki, uzay ve zamanda ulaşım sağlayan, “Dışarıdan daha küçük” telefon kulübesi.