3D yazıcılar

3D Yazıcılar (Bölüm-2)

Bu yazı dizisinin bir önceki bölümüne buradan ulaşabilirsiniz.

Barnes & Noble Arligton Washington’dayim. İlgimi çeken kitap ve dergileri topladım kitapçının içindeki Sturbucks’dan kahvemi aldım Ipadimle bu yazıyı hazırlıyorum. Nasıl hızlı bir teknolojik değişim yaşadığımıza inanamıyorum. Tarım çağı endüstriyel devrim derken devrimler birbirini takip ediyor. Bu devrimlerin birbiri arkasına gelmesi ve artık aradaki zamanın kısalması asıl ürpertici olan. Siz de bu yazıyı Ipadinizden tuvalette okuyorsanız hatırlatayım sifonlu tuvalet icat olunalı sadece 150 yıl oldu. (Not: Kralice Victoria ilk sifonlu tuvaleti kullanan kişidir.) Teknolojinin inanılmaz hızda ilerlemesine verilen örneklerden en beğendiğim bir tanesi de bugün elimizde tutuğumuz akıllı telefonlar NASA aya ilk insanı gönderdiğinde sahip olduğu bilgisayar gücünün toplamından daha fazla hesaplama gücüne sahip olduğu ile ilgilidir. Aynı şekilde Xbox oyun konsolu ilk tanıtıldığında o günün en kuvvetli askeri bilgisayarından daha hızlı hesaplama gücüne sahipti. Bazı ülkelere satışında sınırlamalar vardı.

Bu baş döndürücü teknolojik ilerlemelerden konuyu tabiki 3D yazıcılara getireceğim. Bir sonraki endüstriyel devrim olarak 3D yazıcıların görülmesi biraz da geçmişe bakıldığında daha doğru geliyor. Bir deja-vu bu aslında. Futuristler online satın alınan dataları evde 3D yazıcılar ile basacağımızı artık dükkanlara gitmek gerekmeyeceğinden bahsediyorlar. Eminim ki bu da olacak. Beni 3D yazıcılarda heyecanlandıran aklıma gelen bir tasarımı bilgisayarda tasarlayıp elime alabildiğim hatta projemde direkt kullanabildiğim bir parçaya, bir dişliye veya bir kutuya çevirebilmem. Benim gibi birisi için beklenen endüstriyel devrim zaten gerçekleşti!

Chuck Hull ilk 3D yazıcıyı 1984 de stereolithography denen bir teknikle yaparak bu icadın babası oldu. Latincede stereo kati, litho tas ve graphien de yazmak anlamlarına gelmektedir. Stereolithography bilimsel bir isimlendirme olsa da genel olarak bu teknolojilere hızlı prototipleme ve eklemeli üretim gibi isimler verilmektedir.

Bu gün tüm 3D yazıcılar aynı temel prensip ile çalışmaktadır. Yüzlerce çeşidi olmasına karşın temel işleyiş hep aynıdır. Bu temel mantıktan birazdan bahsedeceğim.

3D Yazıcılar Nasıl Çalışır?

3D Yazıcıdan bir çıktı almadan önce sahip olmanız gereken şey bilgisayar ortamında bir 3D modeldir. 3D modelleme yapabilmek için sayısız program mevcuttur. Mesela bazı mühendislik tasarım yazılımları olan Autocad, Autodesk Inventor, SolidWorks veya Solid Edge gibi. Bu binlerce dolarlık mühendislik yazılımlarının yanında bedava olan yazılımlar da var. Mesela Autodesk123 ya da Blender gibi. Ve hatta web browser üzerinden hiç bir yazılım yüklemenize gerek kalmadan online kullanabileceğiniz hizmetler de mevcut. Buna örnek olarak da Tinkercad‘i verebiliriz. Benim hayranlık duyduğum bir diğer modelleme aracı da yazılım geliştiricilerin seveceği türden. Yazılım geliştirir gibi kodlarla 3D model oluşturabiliyorsunuz. OpenSCAD tam da kodlama yaparak 3D model üretmenize olanak sağlıyor. Opengl motorunun başarılı bir kullanımı. Kesinlikle bu alanda daha fazla çalışmalar yapılmalı ve teknik altyapısı olmayan insanların da modelleme yapabilmesi sağlanmalı. Bu bence 3D yazıcıların önündeki en büyük engel. Gnexlanb olarak bu konuda bazı fikirlerimiz var. Çalışmak için sabırsızlanıyorum.

3D modeli kendiniz bu programlarla oluşturabileceğiniz gibi internet sitelerinden de bedava çok çeşitli model bulmanız mümkün. Size model aramada kullanabileceğiniz bir arama motoru olan 3dbility.com‘u öneririm. Bir gnexlab projesidir kendisi. Yakında yeni bir yaklaşım getirmeye hazırlanıyoruz. En ünlü hazır model bulabileceğiniz sitelerden birisi de makerbotun thingiverse sitesi. İnsan oğlunun ne kadar yaratıcı bir varlık olduğunu anlamamız ve görmemiz için bu siteye bakmamız yeterli. 3D yazıcı meraklıları yaptıklarını burada sergiliyor ve diğer insanlarla paylaşıyor.

Artık bir 3D modelimizin var olduğunu düşünelim. Bu modeli gerçeğe dönüştürmenin vakti geldi. Bunun için bir 3D printera ihtiyacınız olacak. Kendi 3D yazıcınız yoksa çıktı hizmeti veren bazı sitelerden de burada bahsetmek yerinde olur sanırım. 3D modelinizi siteye yükleyip hangi hassasiyette ve hangi malzemeden üretilmesini istediğinizi söylüyor ve parasını ödüyorsunuz. Bir kaç hafta içinde modeliniz posta ile size ulaşıyor. İşte bu hizmeti veren bazı siteler;

– http://www.shapeways.com/

– http://i.materialise.com/

– http://www.sculpteo.com/en/

http://www.ponoko.com/3d-printing

 

Şimdi 3D yazıcılar hangi temel mantıkla çalışıyor ondan bahsedelim. Tüm yazıcılar 3D modeli alıp, 2D düzlemsel bir çizim haline getirip, bu 2D çizimleri üst üste mümkün olduğunca ince katmanlar halinde dizerek 3D modeli oluşturuyorlar. Ne tür olursa olsun aslında matematiksel bir integral almaktan başka bir şey değil bu.

 

 

Objeyi 2D katmanlara ayırdığınızda objenin ne kadar karmaşık olduğunun da bir önemi kalmıyor.  3D modelinizi bir dilimleme yazılımı alıyor ve o modeli baştan aşağı saç telinin kalınlığında (yaklaşık 100 mikron tabi bu kalınlığı siz belirliyorsunuz istediğiniz kalınlıkta dilimleme yapabilirsiniz) ilerleyerek 2D kesitini çıkarıyor. Bu 2D kesitler daha sonra 3D yazıcının kontrolünde kullanılan G-code denilen komutlara çevriliyor. 3D yazıcılar bu G-codlara göre hareket ederek 3D objeyi 2D dilimleri üst üste çizerek oluşturuyor. Umarım anlaşılır bir anlatım olmuştur.

3D Yazıcı Türleri

Daha önce de söylediğim gibi yüzlerce çesit 3D yazıcı var. Ben bunları 3 grupta toplayarak özetlemek istiyorum. Bahsedemediğim değişik çeşitlerdeki yazıcılar hakkında bilgiyi buradan bulabilirsiniz.

Fused deposition modeling (FDM)

Bu teknolojide plastik ham madde filament şeklinde yazıcıya gelir ve ergime sıcaklığında ısıtılır. Plastik, 2D çizimin yüzeye yapılmasında malzeme olarak kullanılır. Sistem, bu 2D çizimleri plastikden üst üste dizerek 3D modeli oluşturur. Çıkan ürün plastik olduğundan direkt olarak projede kullanılabilir. En yaygın kullanılan yazıcı teknolojilerinden bir FDM’dir.

Stereolithography (SLA)

UV ışığa duyarlı bir reçine katmanlar halinde katılaştırılarak 3D model oluşturulur. UV ışık bir lazer kaynağı olabileceği gibi DLP bir projeksiyon makinesi de olabilir. Hassasiyeti FDM yazıcılardan yüksek olduğu için özellikle kuyumculuk sektöründe kullanılmaktadır. Reçineler döküme uygun olduğundan Lost Wax Casting yöntemi ile üretime çok uygundurlar.

Selective Laser Sintering (SLS)

Toz bağlama teknolojilerinden biri olan bu sistemde, toz parçacıklar lazer gücü ile bir birlerine sinterlenir. Prosesin gerçekleştiği kapalı ortam toz malzemenin ergime sıcaklığından biraz az bir noktada tutulur. Böylece lazer ışının geldiği bölgenin sıcaklığı lazer enerjisi ile toz malzemenin ergime sıcaklığına yükseltilir. Bu yöntemin avantajı destek malzemesi kullanılmasına gerek olmadan parçaları bir toz havuzunda oluşturulmasıdır.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Her gün yeni bir teknik için patent savaşları 3D yazıcılar dünyasında sürmektedir. Sizler de aklınıza gelen yöntemleri bu yazı altında tartışabilirsiniz. Gnexlab olarak reçineli bir sistemin uluslararası patentini almak için çalışmalar yapıyoruz.

3D yazıcıların Avantajları ve Dezavantajları

3D yazıcılar bu kadar konuşulduğuna göre gerçekten fayda sağlıyor olmaları gerek. İşte 3D yazıcıların bazı avantaj ve dezavantajları;

– Masa üstünde yer alacak kadar ucuz olamaları en önemli avantajları. Bu teknoloji 15 yıldan fazladır var ama ancak kitlelerce ulaşılabilir oldu.

– Bir çok mühendislik plastiği üretim malzemesi olarak kullanılabilmekte. Bu sayede gerçekten güçlü, projede direkt kullanabileceğiniz parçalar basabilmek mümkün. Malzeme maliyeti nispeten ucuz.

– Oldukça hassas çıktılar alınabilmekte. Çıktıdan sonra bir işlem yapmanıza gerek kalmayacak kadar düzgün ürünler üretilebilmekte.

Dezavantajları

– Çıktı süreleri saatlerle ifade ediliyor. Malzemenin karmaşıklığı çok etkilemese de büyüklüğü çıktı süresini olumsuz yönde etkiliyor.

– Altı boş olan bir yapı basmak için destek malzemesi planlanması gerekiyor. Overhang denilen bir kavram var. Şöyle tariflenebilir: Mesela bir su bardağı basacaksınız. Bardağın açık ağzı yukarı gelecek şekilde baskı almanız gerek. Ters kapatılmış bir bardak basamazsınız. Çünkü en sonda bardağın kapalı kısmını basarken altında destek malzemesi olmayacaktır. FDM türündeki printerlarla çıkan plastiği bir fan yardımı ile çıkar çıkmaz soğutuyor ve bazı overhang durumlarıın üstesinden gelebiliyoruz. Bu kavrama köprüleme bridging deniliyor.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bölüm-2 de biraz anlatım içerikli oldu. Umarım Bölüm 3 de daha teknik detaylara geçebiliriz. Yazı dizilerini kendi 3D yazıcısını yapmak isteyenlere yardımcı olacak kadar teknik detaylarda anlatmaya çalışacağım.