Üretim Sektöründe 3D Yazıcılar
Hiç şüphe yok ki zaman geçtikçe endüstriyel ihtiyaçlar da daha kapsamlı ve hızlı sonuç almaya dönük şekillenmektedir. Geleneksel yöntemlerle herhangi bir ürünün imalat süreci, kalıp tasarımı ile başlayan, prototipleme ile devam eden ve seri imalata geçişle sonuçlanan zorlu, kapsamlı ve vakit alan bir süreçtir. Özellikle günümüz şartlarında artan rekabet koşulları ve yüksek başlangıç maliyetlerinin şirketlere yüklediği ilave yükler nedeniyle alternatif yöntemlere yönelim hiç olmadığı kadar hızlı bir şekilde gerçekleşmektedir. Kısa süre önce yaygınlaşmaya başlayan eklemeli imalat ya da diğer adıyla 3d baskı teknolojileri, bu anlamda ihtiyaç duyulan esnekliği ve düşük maliyeti karşılayacak özelliklere sahiptir.
3D baskı teknolojileri ile yeni tanıştığımız dönemde şirketler, üretilen malzemelerin kırılganlığı gibi etkenler nedeniyle bu alanda yatırım yapmaktan ya da çeşitli düşük hacimli imalatlarını bu alana kaydırmaktan imtina ediyorlardı. Geçen süreç içerisinde hem 3d yazıcılarda hem de hammadde alanında yaşanan gelişmeler sayesinde bugün, Fortune 500 listesinde yer alan şirketler de dahil olmak üzere üretim sektöründe 3d yazıcılara olan ilgi giderek artmaktadır.
Peki, üretim sektöründe 3d yazıcıların daha fazla tercih edilme nedeni sizce nedir? Gelin bu soruya yanıt arayalım.
Avantajları
Küçük nesnelerin küçük ve orta ölçekli üretiminde, geleneksel imalat yöntemlerinde ihtiyaç duyulan kalıp ve döküm gibi üretim araçlarına 3d yazıcılarla yapılan üretimde ihtiyaç duyulmaz. Geleneksel kalıp üretim döngüleri hesaba katıldığında 3d yazıcıların en büyük avantajlarından biri, projeye kattıkları hızdır.
Seri üretimde kullanılan enjeksiyon ve döküm kalıplar oldukça maliyetli araçlardır. Üretimlerinde farklı metal işleme makinelerinin kullanılması ve nitelikli iş gücü nedeniyle ortaya çıkan yüksek maliyetler eklemeli imalatta üstlenilmesi gereken etkenler olmadığından, 3d baskı teknolojileri daha düşük maliyetli çözümler sunabilmektedir.
Eklemeli imalatın bir diğer avantajı, enjeksiyon ve işlemeli (azaltmalı) imalata göre çok daha düşük israfa sahip olmasıdır. Günümüzün gelişmiş 3d yazıcıları, parçalanmış filament ve plastikleri tekrar kullanma olanağı sunabilmekte ve çevre kirliliğini en aza indirmektedir.
Popülerliği her geçen gün artan üretimsel tasarım araçları tarafından üretilen organik geometri genellikle sadece 3d yazıcılar tarafından üretilebilmektedir.
3d baskı alanında hammadde konusu özellikle son dönemde önemli gelişmeler göstermiştir. Öyle ki üretim sektöründe 3d yazıcılarla imalatta kullanılan hammaddelerin performansı da önemli ölçüde iyileşmiştir. Bu alanda kullanılan bazı metaller de dahil olmak üzere çeşitli malzemelerin 3d baskı teknolojisinde gösterdikleri performans, enjeksiyon ve dökme imalattaki performanslarının da üzerindedir. Ayrıca SLA/DLP, SLM, EBM, MJF gibi 3d baskı teknolojilerinin ürettikleri parçalar izotropik, yani her eksende eşit güçlü parçalardır.
Geleneksel yöntemlerde özelleştirmeler, kalıp üzerinde yapılacak kapsamlı çalışmaların habercisidir. 3d baskı teknolojilerinde ise üretimi yavaşlatmadan hızlı ve düşük maliyetli özelleştirmeler yapmak mümkündür.
3D Yazıcının Kullanıldığı Sektörler
Sağlık sektörü, belki de üretim sektöründe 3d yazıcıları en hızlı kabullenen sektörlerin başında gelmektedir. Sermayelerinin yüksekliği ve sundukları hizmetlerin kişiden kişiye farklılık gösterebilmesi nedeniyle, geleneksel üretimin sınırlamalarından kurtulmak gerçekten iyi bir fikirdir. Özellikle titanyum protezlerin 3d baskı teknolojisi ile üretildiği ve uzun yıllardır sorunsuz çalıştıkları bilinmektedir. Bir diğer örnek ise işitme cihazlarıdır. Milenyumun başlarından itibaren işitme cihazı üreticileri 3d baskı teknolojisinden faydalanarak müşterilerinin durumuna göre özelleştirilmiş çözümler sunmaktadır.
Spor malzemeleri üretim sektöründe 3d yazıcıların kullanımı güvenlik ürünleri ve spor ürünleri olarak iki ana kategoride incelenebilir. Yüz sakatlığı nedeniyle maske takan futbolcuları hepimiz en az bir defa görmüşüzdür. Yüksek konsantrasyon isteyen spor dallarından biri olan futbolda, sporcunun sakatlığı nedeniyle ortaya çıkan dezavantajını en aza indirmek üzere tamamen yüz yapısına göre modellenen ve 3d baskı teknolojisi ile üretilen maskelerden faydalanılmaktadır. Ayrıca bisiklet kaskları, sörf tahtaları, kişiye özel koşu ayakkabıları ve çok daha fazlası günümüz 3d yazıcıları tarafından kolaylıkla üretilmektedir.
Otomotiv üretim sektöründe 3d yazıcılar, çeşitli motor parçalarının yanı sıra son kullanıcının deneyimini artıran aydınlatma elemanlarının üretiminde de tercih edilir hale gelmiştir. Bununla beraber özellikle yakıt tüketimini düşürmek için ağırlığın azaltılması gereken havacılık sektörünün devleri Boeing ve GE gibi firmalar, üretim bantlarına 3d yazıcıları da dahil eden öncülerdendir. 3d baskı teknolojisi, günümüzde üretimden kalkmış parçaları bile üretmeye olanak tanır. Bu anlamda, artık parçaları üretilmeyen eski trenler bile 3d baskı teknolojileri kullanılarak çalışır hale getirilebilmektedir.
Devre kartları, elektronik üretim sektöründe 3d yazıcıların kullanıldığı en önemli alandır. Temelde kullandığımız cep telefonu, bilgisayar, televizyon ya da diğer elektronik cihazların ana iskeletini oluşturan PCB kartları, günümüz 3d baskı teknolojileri sayesinde kolaylıkla üretilebilmektedir.
Örnek Üretim İncelemesi
Ürün: Ayrık makaralı rulmanlar için rulman kafesi
Yıllık baskı sayısı: 10.000
Yazıcı tipi: Toz yatağı füzyonu
Malzeme: HP PA 11
Tasarımında Bowman ve John Handley Bearings’in ortak çalıştığı ayrık makaralı rulman, üretim süresini azaltmak ve verimliliği artırmak gibi özellikleri nedeniyle madencilik gibi ağır hizmet sektörlerinde yaygın olarak kullanılır.
‘Rollertrain’ olarak da adlandırılan bu rulmanların tasarımı Bowman tarafından yapılmış ve 3d yazıcı teknolojisi ile üretilmiştir. Silindir yolunun çevresindeki ilave boşluk, mevcut rulmanlara göre %45 daha fazla kullanım alanına sahiptir. Bu durum %70 radyal ve 10 kata kadar eksenel kapasite sağlar. Rollertrain rulmanların montaj süreleri de benzerlerine kıyasla %50 daha kısadır. Ayrıca 3d baskı teknolojisinin bu tasarımı hayata geçirebilen tek teknoloji olduğunu belirtmekte de fayda var.
Geleneksel üretim yöntemlerine nazaran yeni bir teknoloji olması nedeniyle, 3d baskı teknolojisinin sadece prototipleme ya da tek seferlik üretime uygun olduğu, pahalı olduğu ve üretilen parça özelliklerinin standartları karşılamadığı gibi yanlış pek çok algı olduğu bir gerçektir. Bu algı, üretim sektöründe 3d yazıcıların uygun olmadığı fikrine katkıda bulunmuş olsa da gerçek, 3d baskı yönteminin küçük ve orta hacimli üretimlerde geleneksel yöntemleri geride bırakmaya başladığıdır.
Sırada Ne Var?
Günümüzde üretim sektöründe 3d baskı alanına yatırım yapan pek çok firma ile karşılaşmak mümkündür. Seri üretimde hala yaygın olarak kullanılan enjeksiyon ve dökme kalıpların yanı sıra ürün geliştirme ve düşük-orta hacimli imalatta 3d baskı teknolojilerinin kullanımı gittikçe yaygınlaşmaktadır. Bu alanda yapılan diğer çalışmalar belki de üretimi daha otomatikleştiren robotik kollar ya da makineler olacaktır.
Yakın gelecekte 3d baskı teknolojileri alanında en fazla odaklanılan alanın son kullanıcı için üretilen ürünlerin kalitesi olacağı düşünülmektedir. Son kullanıcı, bir ürünü deneyimlerken yüzey kalitesi gibi etkenleri göz önünde bulundurduğundan satın alacağı bir ürünün yüzeyinde, kendisini rahatsız edecek bir yapı görmek istemez. Bu nedenle eklemeli imalatta kullanılmak üzere yeni teknikler geliştirilmektedir. Örneğin; plastik bileşenlerin 3d yazıcılar ile üretildikten sonra özel bileşenlerle banyo yaptırılarak yüzey kaliteleri artırılmaktadır.
Sonuç olarak, yakın gelecekte telefondan araba parçalarına kadar çok çeşitli ürün 3d baskı teknolojileri ile üretilmeye başlanacak. Bugün tamamen geleneksel yöntemlerle üretilen çoğu ara ve nihai ürün, birkaç yıl içerisinde tamamen eklemeli ima
