HIZLI PROTOTİPLEME
Dr. Akgün ALSARAN
Hızlı prototipleme
Modellere ve prototiplerin değişik formlarına ürün geliştirme
aşamasında ihtiyaç duyulur. Çünkü farklı ürün geliştirme
aşamalarının tanımlanabilmesi için değişik şekillerdeki prototipler
gerekir.
Hızlı prototipleme
Hızlı prototipleme, bilgisayarda hazırlanan üç boyutlu CAD çizimleriden
direk olarak elle tutulur fiziksel modeller elde etmemizi sağlayan
teknolojidir. Hızlı prototip cihazları vasıtasıyla bilgisayarda çizimi yapılmış
her türlü ürünün birebir modelini saatler içerisinde elde etme imkanı
doğmuştur. Bu cihazlar kendi içerisinde farklılıklar göstermekle beraber
prensipleri aynıdır. Bu yöntemde fiziksel modeller tabandan başlayarak
katman katman yüzeylerin üst üste eklenmesiyle oluşturulur.
Hızlı prototipleme
Son on yıllık dilim içerisinde parçaların tabaka tabaka imal edildiği yeni imalat
teknolojilerinin ortaya çıkışı imalat zamanını çok kısaltmıştır. Bir parçanın modeli,
NC tezgahlarla veya elle işleme gibi klasik metotlarla da gerçekleştirilebilir. HPÜ
teknolojisi, diğer klasik yöntemlerde olduğu gibi hammaddeden malzeme kaldırma
yerine tabaka tabaka ekleme esasına dayanır. Bu sistemlerle, imalat zamanı
kısaltılabilir ve yeni ürünler daha çabuk tasarlanıp imalatına geçilebilir. Olası
tasarım değişikliklerine karar verilerek gerekli değişiklikler süratle uygulanır.
Bir çok yöntemi vardır.
Objet – Polyjet
Bu teknikte oda sıcaklığında sıvı halde bulunan fotopolimer hammadde sekiz adet
enjeksiyon kafası üzerindeki binlerce memeden püskürtülerek katmanların
oluşması sağlanır ( plastik enjeksiyon makinalarındakine benzer bir yöntemle).
Püskürtülen hammadde UltraViyole lambalar vasıtasıyla aynı anda dondurularak
katılaştırılır. 16 mikron kalınlığındaki katmanlar bu şekilde teker teker
oluşturularak parça elde edilir. Model havada asılı duramayacağı için boşluklar
destek malzemesiyle aynı enjeksiyon yöntemi kullanılarak doldurulur. Bu destek
malzemesi daha sonra suda çözdürülür ve fiziksel model elde edilir. Objet Polyjet
teknolojisinde kullanılan prototipleme malzemeleri bu yönteme özgü fotopolimer
reçinelerdir. Fiziksel ve kimyasal özellikleri birbirlerinden farklılıklar gösterir ve
ihtiyacınıza göre malzeme seçenekleri mevcuttur.
Objet – Polyjet
Bu teknikte oda sıcaklığında sıvı halde bulunan fotopolimer hammadde sekiz adet
enjeksiyon kafası üzerindeki binlerce memeden püskürtülerek katmanların
oluşması sağlanır ( plastik enjeksiyon makinalarındakine benzer bir yöntemle).
Püskürtülen hammadde UltraViyole lambalar vasıtasıyla aynı anda dondurularak
katılaştırılır. 16 mikron kalınlığındaki katmanlar bu şekilde teker teker
oluşturularak parça elde edilir. Model havada asılı duramayacağı için boşluklar
destek malzemesiyle aynı enjeksiyon yöntemi kullanılarak doldurulur. Bu destek
malzemesi daha sonra suda çözdürülür ve fiziksel model elde edilir. Objet Polyjet
teknolojisinde kullanılan prototipleme malzemeleri bu yönteme özgü fotopolimer
reçinelerdir. Fiziksel ve kimyasal özellikleri birbirlerinden farklılıklar gösterir ve
ihtiyacınıza göre malzeme seçenekleri mevcuttur.
Stereolitografi yöntemi
Bu sistemde çalışan makine 3D Systems Inc. (ABD) tarafından geliştirilmiş ve piyasa
sunulmuştur. Asansör sıvı yüzeyinden alt tabaka kalınlığı kadar bir uzaklıkta yerleştirilmiştir.
Lazer demeti dilim çevre çizgilerini takip ederek tarama yapacaktır. Daha sonra da iç
kısımlar bu tarama örnekleri kullanılarak taranacaktır. Kullanılan sıvı polimer, mor ötesi ışığa
(Ultraviolet) maruz kaldığında katılaşan veya kuruyan bir fotopolimer malzemedir. Bir
tabakanın katılaştırılması bittikten sonra, asansör dolayısıyla platformun bir tabaka kalınlığı
kadar aşağı inmesi suretiyle diğer tabakalar benzer şekilde katılaştırılır. İşlem
tamamlandıktan sonra parça sıvı haznesinden alınarak iç kısımlarda sıvı halde kalmış
malzemenin de katılaşması için özel bir fırına konur.
Tabakalı parça imalatı (TPİ)
Helisys adlı bir firmanın geliştirip sunduğu bu yöntemde, tabakaları kesme
ve bunları yapıştırma prensibi uygulanır. Tabaka, yüzeyi altındaki bir
yapıştırıcının silindir tarafından basılması ve ısıtılması suretiyle bir önceki
tabakaya yapıştırılır. Tabaka takip eden dilim hatlarında bir lazer tarafından
kesilir. Parçanın yapılması ile ortaya çıkan fazla malzemelerin taşınması
için, sıvı temelli işlemlerin (SLA işlemi) tersi gibi, iç kısımlar taranır.
Tabakanın kalınlığı sabit değildir. Bir sezgi elemanı ile gerçek tabaka
kalınlığı ölçülür ve model buna göre dilimlenir.
Seçici lazer sinterleme (SLS)
Bu yöntem DTM Corp tarafından geliştirilip Austin’de piyasaya sürülmüştür. EOS
GmbH aynı prensiple çalışan bir makinayı geliştirmiştir. Bu yöntemde, toz haline
getirilmiş termoplastik malzemenin bir lazer ışını ile eritilerek üç boyutlu parçalar
oluşturulur. Toz halindeki termoplastik malzeme, işleme bölümüne bir silindir yardımıyla
düzgünce yayılır. Sonra, parça kesitine uygun numune, toz yüzeyinde lazerle çizilir.
Amorf malzemede lazer ısısı, toz parçacıklarının eriyerek birbirlerine yapışıp kütle
oluşturmasına neden olur. Bu işlem eritme veya sinterleme olarak tanımlanır. Kristalin
malzemede ısı, toz tabakasının erimesine ve soğutulunca katılaşacak sıvıya
dönüşmesine neden olur. Her tabaka, üzerinde kalan tozla şekillenir. Tüm tabakalar
şekillendirildiğinde bitmiş parça, daha sonra alınacak olan serbest toz kalıbı içerisinde
gömülü durumdadır.
Katı alan kurutma (KAK-SOLİDER)
SOLIDER sistemi, Cubital Ltd. (İsrail) tarafından geliştirilip piyasa sürülmüştür.
Bu işlemde de morötesi ışıklara duyarlı bir polimer kullanılır.
Elektro Işın Ergitme
Elektron ışınlı ergitme (EBM) (electron beam melting) prosesi toz halindeki metalleri ısıtarak
ergitme ve birleştirme prensibine dayanır. Bu yönüyle seçici lazer sinterleme (SLS) metodu ile
benzerlik gösterir. 1000oC sıcaklıkta, vakumda bulunan hareketli tabla üzerine yaklaşık 0,1mm
kalınlığında tabaka oluşturacak şekilde serilen metal tozları, bilgisayar kontrollü elektron
bombardımanına tutulur. 2800oC elektron kaynağından gelen elektronlar hızlandırıldıktan sonra
yarım ışık hızı büyüklükte bir hız ile toza çarpar. Bu hız elektronların kinetik enerjisi metali
ergitmek için yeterlidir. Ergitme bittikten sonra tabla dikey düzlemde aşağı kaydırılır, eritilecek
yeni tabaka toz serilir ve proses tüm parçanın üretimin sonuna kadar tekrarlanır. İletken
maddelerde lazer kullanan SLS'ye göre daha verimli olan EBM, gözeneksiz, yoğun parçaların
üretilmesi için idealdir. Ergitme işlemi vakumda gerçekleştiği için nitrat ve oksitlerden arınmış
malzeme elde etmek mümkündür. Hassiyet beklenen karmaşık metal parçaların üretimine imkân
sağladığı için sağlık sektöründe titanyum alaşımı implantların ve havacılık sektöründeki parçaların
üretime imkân sağlar. 2001 yılında İsveçli Arcam AB tarafından ticarileştirilen teknik, firma
tarafından 1995 yılından beridir Chalmers Teknik Üniversitesi ile ortaklaşa geliştirilmektedir
Retenyum çubuk
Karşılaştırma
Hızlı prototipleme teknolojileri ile elde edilen prototipler birbirlerinden
oldukça farklı özelliklere sahip olurlar. İhtiyacınıza göre uygun teknolojiyi
tablo yardımıyla seçebilirsiniz.
Polyjet
FDM
SLS
SLA
Pürüzsüz yüzeyler
+
Detaylı parçalar
+
+
Şeffaf malzeme
+
+
Mat malzeme
+
Esnek malzeme
+
Görsel tasarım kontrolü
+
Kimyasal testler
Mekanik kontrol
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
http://www.printo3d.com/
Download

hızlı prototipleme - Prof.Dr Akgün Alsaran