Geleneksel üretim yöntemlerinde üretilmek istenilen parça için kullanılan malzeme miktarı ile aynı parçanın eklemelide üretilmesi için gereken malzeme miktarı arasında göz ardı edilemeyecek farklılıklar bulunuyor. Tornalamada talaş, dökümde yolluk ve çıkıcılar olarak adlandırılan israf malzemeler eklemeli imalatta destek yapısı olarak adlandırılır. Destek yapısı harici ham malzemeden kayıp miktarı düşüktür.

Şekil 1: Sırasıyla frezeleme, döküm ve eklemeli imalattan çıkan parçaların israf malzemeleri

Eİ’nin en büyük avantajı kişiselleştirilebilir (prototipleme, kişiye özel ürün) üretimin kolaylıkla yapılabilmesidir. Üretim süresinin kısalığı, her farklı ürün için aynı adımların uygulanarak üretimin gerçekleştirilmesi üretim prosesini hızlandırıyor. Ar-Ge çalışmaları, kişisel medikal uygulamalar, uzay, havacılık ve savunma uygulamaları, mimari ve inşaat uygulamaları, ulaştırma ve taşıt gibi birçok alana hitap ediyor. Geleneksel yöntemlere kıyasla israf, Eİ’de oldukça düşüktür. Bu durum çevreci ve sürdürülebilirliği ön plana çıkarıyor.

Dezavantajlarda ise üretilmek istenilen parça hacmi arttıkça makine hacmi ve üstel olarak maliyet de artıyor. Makine maliyetleri, içerdikleri teknoloji ve yazılım yüzünden geleneksele göre daha fazla yatırım istiyor. Makine işleme hacmine bağlı üretilecek parça adetleri genellikle az oluyor. Geleneksel üretim yöntemleri, yüksek adetli üretim için parça başı maliyet ve işçilik bakımından daha ekonomik ve verimli çözümler sunuyor. Spesifik isterler için eklemeli imalatın varlığı tabii ki göz ardı edilemez. Seri üretime uygunsuzluğu haricinde parçaların fiziksel ve mekanik özellikleri de katmanlar halinde üretilmesinin dezavantajlarını taşıyor.

 

Eİ üretim yöntemi olarak zengindir. Standartta yedi ana başlık altında toplanır. Karşılaşabileceğimiz iki yöntemi ele alalım. Türkçe literatürde isimleri malzeme ekstrüzyon yöntemi (Fused Deposition Modelling,FDM) ve foto-polimerizasyon yöntemlerinin içinden stereolitografi (Stereolithography, SLA) hobi veya amatör kullanımda tercih edilen iki yöntemdir. FDM filament adını verdiğimiz ince şerit plastiğin eritilerek katmanlar halinde serilmesiyle üretimdir.
 

Şekil 2: Amatör FDM Makine

SLA ise sıvı reçinenin UV ışık ile sertleştirilmesi prensibi ile çalışıyor. Evde üretim için maliyeti, erişim ve kullanım kolaylığı sebebiyle tercih ediliyor. FDM ve SLA gibi sistemler amatör kullanıcılar tarafından tercih edilse de endüstriyel alanda da sıkça kullanılıyor. Takım tezgâhı denilebilecek büyüklükte ve profesyonellikte FDM ve SLA temelli makineler üretiliyor.


 

Şekil 3: Amatör SLA Makine

 

Toz yatak üzerine sıvı bağlayıcının püskürtülmesiyle şekillenen yapılar üretir; renkli prototipler ve seramik parçalar için uygundur.
 

 

Genellikle metal tozları ya da telin bir enerji kaynağı (lazer, plazma vb.) yardımıyla eritilerek yüzeye katmanlar halinde eklenmesi prensibiyle çalışır.
 

 

 

Mürekkep püskürtmeye benzer şekilde sıvı malzemenin yüzeye damlacıklar hâlinde bırakılmasıyla çalışır ve yüksek çözünürlük sağlar.
 

 

İnce toz tabakası yayılır ve lazer gibi bir enerji kaynağıyla seçilen bölgeler eritilerek katman katman parça oluşturulur.

 

Kâğıt, plastik veya metal levhalar kesilip üst üste yapıştırılarak nesneler oluşturulur. Hızlı ve düşük maliyetli prototipleme için tercih edilir.
 

Malzeme

Eİ de kullanılan malzeme ağacı geleneksel kadar dallı budaklı olmamasının yanında hala gelişmekte olup gün geçtikçe yeni malzemeleri bünyesine katmaya devam ediyor. Malzemeler; polimerler, metaller, seramikler, kompozitler ve biyomalzemeler olmak üzere beş ana gruba ayrılıyor. Polimerler, özellikle PLA, ABS, PETG ve naylon gibi termoplastikler, FDM gibi yöntemlerde yaygın olarak kullanılırken; reçineler ise yüksek hassasiyet gerektiren SLA ve DLP sistemlerinde tercih edilir. Titanyum, paslanmaz çelik, alüminyum ve Inconel gibi metaller ise dayanıklılık ve ısı direnci gerektiren havacılık, otomotiv ve medikal uygulamalarda Powder Bed Fusion ve Directed Energy Deposition yöntemleriyle kullanılır. Seramikler yüksek sıcaklık ve biyouyumluluk gerektiren özel alanlarda, kompozitler ise mukavemet artırımı için tercih edilir. Ayrıca doku mühendisliği ve biyoyazıcılar gibi ileri teknoloji alanlarında jelatin ve kolajen gibi biyomalzemeler de eklemeli imalatta kullanılır.
 

 

 

Şekil 4: ISO/ASTM 52900 Standartlarına göre eklemeli imalatın 7 proses kategorisi

Üretim Süreci

3B baskı süreci, fikir aşamasından fiziksel ürüne kadar bir dizi adımdan oluşur. İlk olarak 3B modelleme adımında çizim ya da tarama yoluyla dijital model oluşturulur. Ardından bu model STL, OBJ, X3D gibi formatlarda kaydedilerek yazılıma aktarılır. Dilimeleme (slicing) aşamasında, baskı parametreleri (malzeme tipi, katman kalınlığı, hız, sıcaklık, konum vb.) belirlenir ve model G-koduna dönüştürülür. Bu kod, çıkarılabilir bir disk ya da ağ bağlantısı ile yazıcıya transfer edilir. 3B baskı aşamasında modelin baskısı alınır. Son olarak, son işlem (ardıl işlem) adımında destek yapılar çıkarılır, zımparalama, polisaj, boyama ve kaplama gibi işlemlerle model nihai hâline getirilir. Bu sistematik süreç, prototipten nihai ürüne kadar hızlı ve esnek üretime olanak sağlar.

Sonuç olarak, eklemeli imalat; tasarım serbestliği, malzeme çeşitliliği ve kişiselleştirilebilir üretim imkânlarıyla günümüz üretim anlayışını kökten değiştirmektedir. Geleneksel yöntemlerin sınırlarını aşan bu teknoloji, düşük malzeme israfı ve çevreci yaklaşımıyla sürdürülebilir geleceğin önemli unsurlarından biridir. Endüstriyel alanlardan bireysel kullanıma kadar geniş bir yelpazede uygulama bulan eklemeli imalat, teknolojik gelişmelere paralel olarak daha erişilebilir ve verimli hâle gelmektedir.


Yazar: Mehmet Ali Yesirci


Kaynakça

► https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/791086
► https://www.poligonmuhendislik.com/blog/genel/yeni-nesil-uretim-teknolojisi-fdm-ile-eklemeli-imalat
►https://www.researchgate.net/publication/358597103
► ISO/ASTM 52900
► Eklemeli İmalat - Tasarım Felsefesini Değiştiren Yeni Bir İmalat Anlayışı