Katmanlı Üretim Nedir?

Toz Yatak Füzyonu (PBF)

Toz yatağı füzyonu (DIN: toz yatağı bazlı füzyon) metal endüstrisindeki baskın süreçtir. Bileşenler, malzeme katman katman oluşturularak üretilir. Tek tek katmanlar, üretilecek parçanın üç boyutlu CAD görüntüsünün yatay "dilimlerine" karşılık gelir. Bu katmanlar daha sonra, malzemeyi tüm yüzeyleri boyunca kaynaştırmak için bir lazer veya elektron ışınını bu kesikler boyunca yüksek hassasiyetle yönlendiren bir kontrol programını hesaplamak için kullanılır. Alan bir önceki katmana yapışır ve malzeme soğudukça katılaşır. Katman eridikten sonra yeni bir toz katmanı uygulanır. DMG MORI, LASERTEC SLM serisi ile pazarda başarıyla temsil edilmektedir.

Malzeme Ekstrüzyonu (MEX)

Malzeme ekstrüzyon işleminde, malzeme seçici olarak bir nozul veya delikten dağıtılır. Ekstrüder olarak da bilinen hareketli nozül, bir malzeme katmanı uygular, ardından ekstrüder veya yapı platformu kaldırılır veya indirilir ve işlem tekrarlanır. MEX ile çeşitli malzemeler basılabilir. Bunlar çoğunlukla termoplastiklerdir (örneğin ABS, Naylon, PEEK, PLA). Genel olarak, malzeme ekstrüzyonu macun benzeri malzemeleri işleyebilir. Bunlar arasında beton veya seramiğin yanı sıra çikolata veya hamur gibi gıda ürünleri de yer alır.

Vat Foto Polimerizasyon (VPP)

VPP prosesinde (DIN: banyo bazlı fotopolimerizasyon), sıvı polimer reçine ışıkla aktive edilen polimerizasyon ile bir tankta seçici olarak kürlenir. İki yaygın VPP türü, reçineyi sertleştirmek için enerji kaynağı olarak dijital ışık işleme (DLP) ile birlikte bir lazer veya ışık yayan diyotlar (LED'ler) kullanır. Lazer tabanlı VPP sistemleri, yapı hacmi düşürülmeden ve yapı alanına yeni bir sıvı fotopolimer katmanı uygulanmadan önce tipik olarak bir katmanı kürler.

Bağlayıcı Püskürtme (BJT)

Bağlayıcı püskürtmede (DIN: free-jet binder application), bir baskı kafası malzemeye bağlayıcı damlacıkları uygular ve parçacıkları önceden belirlenmiş bir düzende birbirine kaynaştırır. Polimerler, metaller, seramikler veya kum işlenebilir. Bir katman tamamlandığında, baskı platformu aşağı hareket eder ve yapı platformuna yeni bir toz katmanı uygulanır. Bağlayıcı püskürtme işlemi ile üretilen parçalar, mekanik özelliklerini iyileştirmek için tipik olarak işlem sonrası işlem gerektirir. Bu, ek bir yapıştırıcı eklemeyi veya parçacıkları sinterlemek için parçayı bir fırına yerleştirmeyi içerebilir.

Malzeme Püskürtme (MJT)

MJT işleminde (DIN: serbest jet malzeme uygulaması), bir fotopolimer veya diğer mum benzeri malzeme damlacıkları seçici olarak nozul kafalarından uygulanır. Malzemeyi sertleştirmek ve katılaştırmak için UV ışığı kullanılır. Bir katman kürlendikten sonra, baskı kafasının nozülleri yeni malzemeyi katman katman uygular. Bu işlem, parça boyunca farklı malzeme özellikleri veya renkler oluşturmak için farklı malzeme kombinasyonlarını yazdırmak için kullanılabilir.

Yönlendirilmiş Enerji Biriktirme (DED)

Yönlendirilmiş Enerji Biriktirme işleminde (DIN: yönlendirilmiş enerji girişi ile malzeme uygulaması), yönlendirilmiş termal enerji uygulanarak bir malzeme eritilir. Başlangıç malzemesi metalik bir toz ya da teldir. Proses, ağ şekline yakın parçalar üretir ve tipik olarak gerekli toleransları elde etmek için işleme gerektirir. Bu nedenle, DED işlemi genellikle bir freze makinesi ile birleştirilir (DMG MORI tarafından LASERTEC DED hibrit serisiolarak pazarlanmaktadır). DED işlemi birden fazla malzemeyi de işleyebilir. Özel bir özelliği, malzemeyi doğrudan hasarlı alanlara uygulayarak hasarlı parçaları onarmak için de kullanılabilmesidir.

Levha Laminasyonu (SHL)

Tabaka laminasyonu (DIN: katman laminasyonu), bir yapıştırıcı veya kaynak işlemi kullanılarak ince malzeme katmanlarının istiflenmesi ve lamine edilmesi yoluyla bileşenlerin birleştirilmesidir. Lamine edilebilen malzemeler arasında metal, kağıt, polimerler veya kompozitler bulunur. Katman konturları genellikle bir katman veya malzeme uygulanmadan önce veya sonra bir işleme sürecinde oluşturulur. Olası süreç varyantları Ultrasonik Katmanlı Üretim (UAM), Seçici Biriktirme Laminasyonu (SDL) veya Lamine Nesne Üretimidir (LOM). Diğer eklemeli tekniklerle karşılaştırıldığında, bu süreçler nispeten ucuz ve hızlıdır, ancak aynı zamanda daha az hassas bir tasarım sunar.

Katmanlı üretim: gelecek vaat eden bir teknoloji

Eklemeli üretimin muazzam çok yönlülüğü, işlenebilen şekil ve malzeme çeşitliliğinde açıkça görülmektedir. Sonuç olarak, eklemeli üretim makine mühendisliği, alet ve kalıp yapımı, tıbbi teknoloji ve havacılık gibi birçok uygulama alanında kendini kanıtlamıştır. 3D baskı teknolojisinin dikkate değer potansiyeline bakıldığında, henüz olanaklarının başında olduğu görülüyor. Genel olarak, her zaman bireyselleştirilmiş, özelleştirilmiş ürünleri hızlı ve uygun maliyetli bir şekilde üretebilme vizyonuyla hareket eden endüstriyel üretimi derinden ve sürdürülebilir bir şekilde değiştirme gücüne sahip olduğu söyleniyor. Malzemeler, bileşen boyutu, doğruluk, güvenilirlik ve tekrarlanabilirlik, geliştirme sürecinin merkezinde yer almaktadır. Diğer zorluklar arasında otomatik işlem sonrası, eklemeli üretim ve test prosedürlerinin standardizasyonu ve eklemeli parçaların, CNC makinelerinin ve işleme merkezlerinin tasarlanması ve oluşturulmasından sorumlu operatör ve mühendislerin eğitimi yer almaktadır.

Endüstriyel kullanımın ötesinde çok yönlü

Katmanlı üretimin öyküsü sanayi ile sınırlı değil. Örneğin tıpta, potansiyel uygulamalar eğitim ve teşhisten cerrahi prosedürlerin hazırlanmasına ve bireysel tıbbi implant ve protezlerin üretimine kadar uzanıyor. Vücudun kendi hücrelerinin "basılması" anlamına gelen "bioprinting" vizyonuna da büyük umutlar bağlanmaktadır. Ancak organik malzemelerle 3D baskı hala temel araştırma aşamasındadır.

İnşaat ve mimaride, katmanlı üretim olanakları daha somuttur ve bu nedenle hayal etmesi daha kolaydır. İnşaat planlaması için 3D tasarım modellerinin üretimi zaten yaygındır. Bir evin kabuğunu basmak bile artık ütopik bir hayal değil. Katmanlı imalatın üretkenliği, cnc otomasyonu ve çevresel faydaları bu uygulamaların hayata geçirilmesini sağlıyor.

Katmanlı üretim süreçleri teknoloji ve inovasyona olan ilgiyi artırıyor

3D baskı ve katmanlı üretim özel sektörde de giderek daha popüler hale geliyor. Bu sadece maddeleştirilmiş kendi kendine görüntülerin popülerliği ile değil, aynı zamanda indirim mağazaları tarafından sunulan yazıcılar ve mucitlerin hileleri ve verileri paylaştığı çok sayıda 3D topluluğu ile de kanıtlanmaktadır. Katmanlı imalat süreçlerini çevreleyen genel olarak olumlu bir hava var ve bu da toplumda teknoloji ve inovasyona olan ilgiyi artırma gibi değerli bir yan etkiye sahip. Özel sektörden sayısız küçük örnek, 3D baskının düşük enerji ve malzeme tüketimi ve özelleştirilmiş üretimde daha az atık yoluyla çevresel etkiyi nasıl önemli ölçüde azaltabileceğini açıkça göstermektedir.