Not: Şemadaki başlıkları tıklayarak, direkt açıklama sayfalarını görebilirsiniz.
Bu teknikte, noktasal bir
ışık kaynağı ile seçilen bölgeler taranarak kür edilir.
Noktasal ışık elde etmek için, çoğunlukla, aynalar ile
yönlendirilen bir lazer kaynağı kullanılır.
Yalnız, camdan yapılmış,
(suyun hortumdan akışı gibi içinden ışığın geçtiği) esnek
ve ince fiber-optik kablo(lar) ile lazer ışığını yönlendirilen
sistemler de vardır (Meiko). Fiber-optik
kablo kullanan bazı cihazlarda ise ışık kaynağı
olarak, pahalı lazer sistemleri yerine, bir mercek ile
toplanmış (kızılötesi) ampul ışığı kullanılır (Unirapid).
Aşağıda sıralanan cihaz
ve teknolojilerin hepsinde inşa malzemesi olarak kullanılan
ham (kür olmamış) fotopolimer oda sıcaklığında sıvı haldedir
fakat istisna olarak katı fotopolimer kullanan bir cihaz
da vardır (Denken/SolidJet). OptoForm
firması ise macun kıvamında fotopolimer reçine kullanımı
konusunda araştırmalar yapmaktadır.
Stereolithography
(stereolitografi), adından da anlaşılacağı üzere matbaacılıkta
yıllardan beri iki boyutlu baskılar için kullanılan litografi
tekniğinin üç boyuta "stereo" aktarılmış şeklidir. Her
ne kadar bu isim öncelikle 3D Systems firması tarafından
kullanılsa da, tescil ettirdiği bir markası olmadığı için
rakip firmalar da kendi teknolojilerini aynı isimle adlandırmışlardır.
Bu teknikte, bir lazer
kaynağından elde edilen ışık enerjisi ile sıvı halde
bir kapta birikmiş olan fotopolimer
yüzeyinin taranmasıyla gerekli kısımlar kür edilerek
sertleştirilir. Bir katman bittikten sonra parçanın
bulunduğu platform (elevator) katman kalınlığı kadar
aşağı indirilir ve bir kanat yardımıyla yeni bir kat
sıvı fotopolimer kaplanır. İnşa bittikten sonra platform
yukarı çekilir ve manuel olarak destek sütunları kopartılır. Çoğunlukla
ulaşılan ilk kür derecesi yeterli olmadığından parça
bir süre daha özel bir fırında UV (morötesi) lamba ışığı
altında bekletilerek kür reaksiyonunun tamamlanması
sağlanır. Bu teknik İngilizce'de "postcuring" olarak
adlandırılır.
Aşağıda, bu stereolitografi tekniğine ait bir animasyon görülmektedir.
Kaynak: Rapid Product Solutions, 1998
Sıvı fotopolimeri ışıkla
tarayarak kür teknolojisini kullanan birçok firma küçük
farklarla aynı prensibi kullanır. Yalnız Denken Eng./SLP
ve Autostrade/ E-DARTS cihazları,
bu yöntemin tersi bir yolla, parçayı alt tarafından
inşa ederler.
1986 yılında Charles
Hull tarafından kurulan 3D Systems firması autofabrication teknolojisi
sahasında dünyadaki ilk ticari ürünü çıkaran firmadır
(1988). Günümüzde de yaptığı satış itibariyle bu sektörün
yarısına yakınını elinde tutmaktadır. Daha sonraları benzer
teknolojiyi kullanarak üretim yapan birçok firma türemiştir...
Solda, Charles Hull
tarafından konuyla ilgili alınmış ilk patente ait bir
resim görülmektedir. "Stereolitografi ile üç boyutlu objelerin
üretimi" (Apparatus for production of three-dimensional
objects by stereolithography) başlıklı, 11 Mart 1986 tarih
ve 4,575,330 numaralı bu ABD patentini almak için Hull,
8 Ağustos 1984'de başvuru yapmıştır. Başvuru sırasında
henüz 3D Systems kurulmamış olduğu için patent sahibi
firma olarak UVP, Inc. (San Gabriel, CA) gözükmektedir.
Sağda, 3D Systems,
ilk olarak, şimdi üretimden kaldırılmış olan SLA 190 modelini
piyasaya çıkarmıştı. SLA, "StereoLithography Apparatus"
yani "stereolitografi cihazı" anlamına gelmektedir. Diğer
modeller, piyasaya çıkma sırasına göre aşağıdaki tabloda
sıralanmıştır:
Model
En
büyük inşa hacmi (X,Y,Z mm)
SLA
190
190
x 190 x 190
SLA
250
254
x 254 x 254
SLA
500
508
x 508 x 603
SLA
350
350
x 350 x 400
SLA
3500
350
x 350 x 400
SLA
5000
508
x 508 x 584
SLA 7000
508 x 508 x 600
Viper si2
250 x 250 x 250
Viper
Pro
1500
x 750 x 500
Kırmızı renkli gösterilen
modeller artık (2006 itibariyle) üretilmiyor. 250, 350
ve 500 modelleri için sadece malzeme ve teknik destek
veriliyor.
Bazı
modeller ve başlıca teknik özellikleri:
Viper
Pro SLA system:
Ekim 2005'de piyasaya sürülen ve Euromold 2005 Fuarı'nda
ilk defa sergilenen bu model, daha önceki SLA modellerine
kıyasla en büyük işa zarfına sahiptir (1500 x 750 x
500 mm) ve yüksek kapasiteli üretimler için kesintisiz
çalışmak üzere tasarlanmıştır.
Ayrıca,
ilk defa bu sistemde 650 x 350 x 300 mm'den 1500 x 750
x 500 mm'ye kadar değişen 4 farklı inşa hacimlerine
sahip RDM üniteleri bulunmaktadır. İki küçük boy RDM
aynı anda kullanıldığında, birisinde lazer ile tarama
yapılırken diğerinde ise son inşa eidlen katman üzerinde
reçine yayma (Zephyr Recoating) işlemi yapılabilir.
Bu sayede lazer hiç durmadan çalışıp parça inşa ederek
maksimum zaman verimliliğine ulaşılır.
Lazer: Solid state frequency tripled Nd:YVO4 (354.7
nm dalgaboyu)
Lazer gücü: 2000 mW
Lazer çapı: 0.13 mm - 0,76 mm arası değişken.
Reçine yayma tekniği: Removable blade ZephyrT recoating
system
Katman kalınlığı: 0.05mm - 0.15mm
İnşa zarfı: 650 x 350 x 300 mm - 1500 x 750 x 500
mm (4 farklı RDM ünitesi)
Viper
Pro SLA system
4 farklı RDM ünitesinden biri
(RDM
750F; 650 x 750 x 550 mm)
Viper
si2: Bu
cihazın normal ve yükske rezolusyon olarak iki çalışma
modu vardır. Lazer: Solid state Nd:YVO4 100mW
Lazer (354.7 nm dalgaboyu)
Reçine yayma tekniği: ZephyrT recoating system
Katman kalınlığı: 0.05mm
İnşa zarfı: 250 x 250 x 250mm (yüksek rezolusyonda:
125x125x250mm)
Lazer çapı: 0.25mm (yüksek rezolusyonda: 0.075mm)
SLA
7000: Solid
State frequency tripled Nd:YV04 lazer (800
mW, 354.7 nm dalgaboyunda) Min. 0.025 mm katman kalınlığı
"Zephyr Recoater" ile sağlanmaktadır. Maksimum 508 x
508 x 600 mm XYZ inşa hacmine sahiptir ve havuza bir
seferde 253.6 L fotopolimer yüklenebilir.
SLA 5000: Solid state frequency tripled Nd:YV04
lazer (216 mW gücünde ve 354.7 nm dalgaboyunda) ZephyrT
Recoater ile min 0.05mm katman kalınlığı yayılabilir.
508 x 508 x 584 mm XYZ ölçülerinde bir inşa zarfına
sahiptir.
SLA
3500: Solid State Nd:YV04 lazer (160
mW gücünde ve 354.7 nm dalgaboyunda) Zephyr
Recoater ile min. .05mm katman kalınlığı yayılabilir.
99.3 L havuz kapasitesine sahip bu model max. 350 x
350 x 400 mm XYZ inşa zarfına sahiptir.
Zephyr
Recoating:
1996'da üretilen SLA
350 den bu yana tüm modellerde "Zephyr" ticari ismiyle
anılan bu sıvı yayma tekniği uygulanmaktadır. Önceki
modellerde ise daha yavaş çalışan sabit bir kanat (doctor
blade) kullanılıyordu. Bu teknikte yüzeye fotopolimer
yayan kanat içinde bir miktar fotopolimer sıvı vakum
ile yüzeyden yüksek seviyede tutulur. Bu, önceki modellerde
kullanılan normal kanatçığa nazaran daha hızlı ve ince
bir sıvı yayılabilmesini sağlar. Bu sayede kapalı
boşluklara sahip kesitlerde aşırı sıvı birikme problemi
de ortadan kalkmıştır. Resim 1 Lazer
bir katmanın katılaştırmasını bitirdiğinde, Zephyr Recoater
sıvı yayma için hazırdır. Sarı renkte gösterilen katılaşmış
reçine (inşa helindeki parça), mavi renkteki ise sıvı
haldeki reçinedir. Bu resmi daha büyük görmek için tıklayınız.
Resim 2 Yeniden
sıvı kaplama öncesi parça bir katman kalınlığı kadar
aşağıya indirilir. Resim 3 Zephyr
Recoater hareket ederek parça yüzeyine ince ve düzgün
bir şekilde sıvı reçineyi yayar, Resim 4 Lazer
bir sonraki katmanı katılaştırmaya başlar ve bu arada
vakum ile hazneye yeniden sıvı reçine çekilir.
3D Systems, kendisininkine
benzer StereoLithography teknolojisini kullanan bazı
rakip firmalara açtığı patent davalarını kazanarak bu
firmaların kapanmasına ve tüm teknolojilerinin devralınmasına
sebep olmuştur:
Quadrax
(ABD) Firması'nın 1990 yılında piyasaya çıkan Mark
1000 model cihazı görünür dalga boyunda lazer ışığı
kullanıyordu. Quadrax, Şubat 1992 yılında patent davasını
kaybederek 3D Systems tarafından tüm patent haklarıyla
birlikte devralınmıştır.
3D Systems'in Avrupa'daki
en büyük rakibi EOS Gmbh, uzun
süren patent davaları sonucunda stereos serisi cihazlarının
üretimini durdurmuş ve patent haklarını 3D Systems'e
devretmiştir. Yapılan anlaşmayla, 3D Systems seçmeli
sinterleme konusundaki bazı patent haklarını EOS'a
(EOSINT cihazlarında kullanılmak üzere) devretmiştir.
DuPont (ABD), SOMOS
ismini verdiği StereoLithography teknolojisini 1995
yılında Aaroflex (ABD) firmasına
devretmiştir. Kendi cihazlarıyla bir süre dışarı servis
hizmeti veren Aaroflex, süren patent davalarının sonucunda
hiç satış yapamadan 2001 yılında kapanmıştır.
Solda: Yeni geliştirilen
bir telefon cihazı gövdesinin bilgisayar görüntüsü
Ortada: Bir önceki
veri kullanılarak SLA ile inşa edilmiş prototip.
Sağda: Yeni
geliştirilen ince destek yapısı inşa bitiminde (ucu pamuklu
bir plastik kürdan yardımıyla) rahatlıkla kırılabilir.
(Resmi daha
büyük görmek için klikleyiniz)
Sağda:
QuickCast (Çabuk Döküm) ticari ismiyle anılan bir
inşa stilinde, imalat sırasında parça içinde boşluklar
bırakılır. İnşa bitiminde boşluklarda kalan sıvı fotopolimer
açılan bir delikten dışarı akıtılır. Böylelikle hem daha
az malzeme harcanmış olur, hem de hassas dökümde kullanılmaya
elverişli bir model elde edilmiş olur. Aksi halde içi
dolu malzeme fırınlama sırasında eriyip akacağına, şişerek
çevresindeki seramik kabuğu kırar. QuickCast inşa stili
3D Systems tarafından sürekli geliştirilmektedir: Önceleri
üçgen ve kare şekiller kullanılmaktayken 2001 yılı itibariyle
QuickCast 2.0 versiyonunda bal peteği şeklinde zayıflatılmış
bir yapı kullanılmaktadır (aşağıda, solda). Petek yapısının
kolay parçalanabilmesi için altıgenlerin yan yüzeyleri
sadece köşelerinden, zayıf bir şekilde diğer yüzeylere
tutturulmuştur. Bu aynı zamanda sıvı fotopolimerin direnajında
da kolaylık sağlamaktadır (aşağıda, sağda)
Yukarıda: QuickCast
2.0 zayıflatılmış petek yapısının üst ve izometrik
görünüşleri.
Daha fazla SLA/QuickCast
uygulama örneği görmek için:
Ek Bilgi > Hassas Döküm
Tek. > SLA/QuickCast
SL
sistemleri için birçok farklı mekanik, optik ve kimyasal
özelliklere sahip fotopolimer reçineler mevcuttur. 3D Systems, Vantico ile olan
işbirliğinin sonlanması ve İsviçre tabanlı reçine üreticisi
RPC firmasını satın almasının ardından 23 Nisan 2002
tarihi
itibarı ile SLA
sistemleri için
fotopolimer reçineleri Accura markası altında
satışa başlamıştır.
Bunun yanında Vantico ve DSM Somos'un da çeşitli reçineleri
mevcuttur. Örneğin, DSM Somos firmasının geliştirdiği
WaterClear markalı fotopolimer reçine ile SLA sistemlerinde
cam benzeri şeffaf modeller direkt olarak inşa edilebilmektedir
(sağdaki resim). Daha fazla bilgi ve uygulama örnekleri
için web sayfası: www.dsmsomos.com
OptoForm LLC, aşağıda
gösterilen CMET/TSR-1971 ve
D-MEC/SCR802 uygulamalarına
benzer şekilde, SL tekniğinde seramik veya metal tozu
karıştırılmış kompozit fotopolimer reçine kullanabilen
autofabrication cihazları üretmek üzere kurulmuştur. Avrupa'da
bu konuda birçok patent sahibi Fransız OptoForm SARL
firması Şubat 2001 tarihinde ABD tabanlı 3D
Systems tarafından satın alınmıştır. Ardından, 20-03-2002
tarihinde autofabrication sistem üreticisi 3D Systems ve malzeme
üreticisi DSM Somos ortaklığıyla OptoForm LLC (Valencia,
CA) ismiyle yeni bir firma ABD'nde kurulmuştur. OptoForm
LLC, ADM (Advanced Digital Manufacturing / İleri Sayısal
İmalat) ismi verilen bu yeni teknolojinin imalatı ve
pazarlamasıyla ilgilenecektir.
Solda:
2002 sonunda ticari hale getirilmesi hedeflenen ADM
tekniklerinden DCM (Direct Composite Manufacturing
/ Direkt Kopmpozit İmalat) ile cam elyaf takviyeli kompozit
plastik, seramik ve metal malzemelerden parça ve/veya
kalıp inşa edilebilecektir.
Sağda, Optoform
(Fransa) firması tarafından dönen merdaneli yayma mekanizma
ve teknikleri konusunda alınmış WO 00/51809 nolu ve
08.09.2000 tarihli uluslararası patentten bir resim
görülmektedir.
%35-60 hacimsel oranında ve 20-50µm boyutlarında toz
içeren kompozit reçinelerin macun
gibi koyu kıvamda olması sebebiyle ince katmanları oluşturabilmek
için
döner merdaneli katman yayma (recoating)
teknikleri
kullanılmakta ve bu işlem, dalgalanma
ve yüzey gerilimi problemleri olmadığı için
sıvı fotopolimer reçineye göre daha yüksek hızlarda
yapılabilmektedir.
Ayrıca malzemenin koyu
kıvamı ve yüksek kaldırma kuvveti sayesinde çok az veya
hiç destek yapısı kullanmadan inşa yapılabilir.
Malzeme
kartuşlar halinde cihaza yüklenmekte ve gerektikçe kullanılmaktadır.
Bu sayede sıvı fotopolimer kullanan SL cihazlarında
olduğu gibi çok miktarda reçine dolu bir tekneye (vat)
ihtiyaç kalmammakta, inşa edilen katman tekneye daldırılacağına,
sadece 2 litrelik bir kartuştan gelen macun yüzeye eklenmektedir.
İnşa
edilen seramik veya metal katkılı modeller ek bir sinterleme
işlemi sonrası tam dayanıma ulaşmaktadır. Solda,
bu teknikle inşa edilmiş seramik ve metal (paslanmaz
çelik) parçalardan örnekler görülmektedir.
OptoForm LLC, hassas döküm için uygun özelliklere sahip
ve/veya düşük maliyetli modeller inşa edebilmek için
köpük partikülleri katkılı fotopolimer reçineler üzerine
de yeni bir patent almıştır.
Quadrax
firmasının stereolitografi prensibine göre çalışan cihazı,
birçok benzerinden farklı olarak görünür dalga boyunda
lazer ışığı ile kür olabilen bir sıvı fotopolimer malzeme
kullanıyor ve yine görünür ışık veren bir lazer kaynağı
ile bu malzemeyi katmanlar halinde kür ediyordu. Bu fotopolimer
doğal kırmızı bir renge sahipti (yukarıdaki resime bakınız).
Sistem, 10 Aralık 1991 tarihli ve 5,071,337 numaralı ABD
patenti ile korunuyordu. Solda, Quadrax 1000 modeli cihaz
görülmektedir. 2m yüksekliğindeki bu cihaz, 305x305x305mm
(12"x12"x12") ebadında bir inşa zarfına sahipti ve minimum
0.09mm çapında odaklanabilen 5W gücünde bir Argon-Ion
lazeri kullanıyordu.
Quadrax, 3D Systems ile
aralarındaki patent anlaşmazlığı davasının aleyhlerine
sonuçlanması sonucunda Şubat 1992 tarihinde piyasadan
çekilmiş ve tüm patent hakları 3D Systems tarafından devralınmıştır.
Quadrax sadece 2 adet sistem satabilmiştir.
AAROFLEX, (Solid Imager)
Bu
sistem, orijinal olarak DuPont (ABD) firması tarafından
1989'da geliştirilerek 1995'de Aaroflex'e lisanslanan
SOMOS isimli StereoLithography teknolojisini ve fotopolimer
malzemelerini kullanıyordu. Kendi cihazlarıyla bir süre
dışarı servis hizmeti veren Aaroflex, 3D Systems ile aralarında
süren patent davalarının sonucunda hiç satış yapamadan
2001 yılında kapanmıştır.
DuPont, 1991 yılında aynı
teknolojiyi Doğu Asya pazarına yönelik olarak Teijin
Seiki Firmasına lisanslamıştı. Şu anda ise bu ürünler
CMET tarafından pazarlanmaktadır.
1989'da kurulan ve 1990'da
ilk satışını yapan EOS Gmbh, 3D Systems firmasının Avrupa'daki
en büyük rakibi iken daha sonraları (1997) patent anlaşmazlığı
sebebiyle 3D Systems firması tarafından açılan davayı
kaybederek ışıkla kür prensibine göre çalışan cihazlarının
üretimini durdurmuştur.
EOS GmbH artık sadece
ısıtarak toz bağlama prensibine bağlı EOSINT
cihazlarını üretmektedir.
Sağda: STEREOS
600görülmektedir.
EOS'un cihazları
içerdiği bir 3D lazer geometri tarayıcı ünitesi ile aynı
zamanda "reverse engineering" (tersten mühendislik) işlerinde
de kullanılabiliyordu. Böylece kür için kullanılan lazer
aynı zamanda 3D sayısallaştırma (3D digitizing) amacıyla
da kullanılarak bir ekonomi sağlanmış oluyordu.
STEREOS
farklı bir destek yapısı kullanıyordu: Sadece gerekli
noktalara sütunlar koymak yerine, petek benzeri bir yapının
üzerinde parçayı inşa eder. Petek yapısı ile asıl parça
arasındaki kısımlara denk gelen polimer daha az lazer
enerjisine maruz bırakılarak çürük bir şekilde kür edilir.
Bu sayede destek yapısının asıl parçadan koparılması kolaylaşmış
olur.
Fockele
& Schwarze firması iki
fizikçi olan Dr. Matthias Fockele ve Dr. Dieter Schwarze
tarafından 1990'da kurulmuştur. 1992 yılında kurdukları
F&S Stereolithographietechnik GmbH ise 1994'de ilk
ticari ürüne sahip olmuştur.
Solda görülen FS-RealizerSTL modeli
autofabrication cihazında, inşa malzemesi olarak, piyasada diğer
cihazlar için üretilmiş olan ve 355 nm dalga boyunda
lazer ışını ile kür olabilen her türlü fotopolimer kullanılabilir.
Cihazın
önemli bazı teknik özellikleri şöyle sıralanabilir:
Katı hal lazeri: 150mW @ 355 nm
İnşa zarfı (x,y,z): 500x400x300 [mm]
Cihaz ölçüleri: 800x800x2200 [mm]
Solda,
FS-RealizerSTL
inşa
odasında bir "Star Trek" uzay gemisi modeli
ve destek yapısı, sağda ise hassas döküme uygun olması
için 3D Systems / QuickCast benzeri,
içi boşluklu inşa edilmiş bir model görülmekte.
Üç farklı Japon firmasının
işbirliği ile hayata geçirilen SCS (Solid Creation
System) sisteminin donanım ve yazılımı SONY
Corp., DESOLITE markalı, fotopolimer reçinesi ise Tsukuba
City'de bulunan JSR (Japan Synthetic Rubber)
Corp. tarafından imal edilmektedir. D-MEC (Design-
Model Engineering Center) Ltd., SONY markası ile piyasaya
sunulan bu cihazların Japonya'daki sistem entegrasyonu,
sektörel uygulamaları, pazarlama, satış ve servisini
yürütmektedir. Uluslararası pazarlamayı ise SONY üstlenmiştir.
JSR'nin bir alt firması
olarak 28 Şubat 1990'da kurulan D-MEC, aynı yıl ilk
ticari ürününü de piyasaya sunmuştur. D-MEC'in %100'üne
sahip olan JSR, Japonya'nın en büyük sentetik kauçuk
üretici firmasıdır ve 1995 yılı itibariyle Dünya'nın
en büyük dördüncü (UV curable) fotopolimer reçine üreticisidir.
JSR, JFC (Japan Fine Coatings) ile birlikte ABD Chigago
tabanlı DSM Resins firmasıyla (1995 yılı itibariyle)
14 yıllık ortak girişimle
işbiliği yapmışlardır.
1998
yılında bazı patent anlaşmazlıklarının çözümü için SONY,
3D Systems ile karşılıklı
lisans (cross-licensing) anlaşması yapmıştır. Mayıs
2003'de sonuçlanan bir mahkeme kararı ile de SONY, ürünlerini
ABD'nde satma hakkını kazanmıştır. Mayıs 2004 tarihinde
ise Sony ABD'ndeki ilk SCS-9000D sistemini Prototypes
Plus isimli bir servis bürosuna satmıştır.
2002
yılı itibariyle D-MEC tarafından sunulan autofabrication cihazları
aşağıda gösterilmiştir:
SCS -1000HD
300×300×270mm
SCS-300P
300×300×300mm
SCS-2000
600x600x500mm
SCS-1000HD
Bu cihaz, 0.05-0.20mm arasında değişebilir odak çapına
sahip bir He-Cd lazer sistemi kullanarak yüksek çözünürlüklü
hassas modeller inşa edebilir. Örneğin bir konnektör prototipindeki
0.2x0.2mm ölçülerinde, yan yana dizilmiş birçok kare delik
üretilebilir. SCS-300P Düşük maliyetli ve küçük inşa hacimli
bu model katı hal lazeri kullanmaktadır. SCS-2000 bir önceki modeli
olan ve yüksek satış hacmine sahip JSC 2000 sisteminin
yeni nesil modelidir.
SCS-8000
600×500×500mm
SCS-8000 Duet Scan
600×500×500mm
SCS-9000/9000D 1000×800×500mm
SCS-8000
Bu cihaz SCS-2000 modelinden 4 kat hızlıdır. 800mW gücünde
60 kHz'lik bir katı hal lazeri (semiconductor excitation
solid-state laser) kullanır ve 0.05 - 0.4 mm değişken
katman kalınlığında inşa yapabilir. SCS-8000 Duet Scan Çift ışın tarama yapan bu
cihaz SCS-2000'den 16 kat hızlıdır. 2.7 W gücünde, 60
kHz'lik bir katı hal lazere sahiptir (semiconductor
excitation solid-state laser) SCS-9000/9000D SCS 9000 modeli 0.8W, çift lazere
sahip ve SCS-9000D (dual beam) ise 2.7W gücünde lazere
sahiptir. (Bu serinin önceki modeli SCS-3000 ise 1.8W
gücünde bir katı hal lazere sahipti ve bu Dünya'daki
en büyük inşa hacmine sahip ilk ticari STL cihazıydı).
Not:
Haziran 2002'de CMET firması da aynı inşa zarfına sahip
yeni Rapid Meister Multi Series
sistemini piyasaya sürmüştür.
DESOLITE reçine özellikleri
ve uygulamaları:
JSR, standart fotopolimer
reçine cinslerine ek olarak, malzeme özellikleri ABS,
polyethylene (PE), polypropylene (PE) ve kauçuk benzeri
olan reçineler ile cam elyafı takviyeli ve yüksek sıcaklıklara
dayanımlı reçineler de üretmektedir.
Standart reçineler ile
inşa edilen ve SLA QuickCast
benzeri petek şeklinde iç gözeneklere sahip modeller kullanılarak
başarılı hassas döküm uygulamaları da yapılmaktadır.
Aşağıda bazı örnekler verilmiştir:
Solda, ABS benzeri SCR735
ile üreitmiş bir motor bloğu modeli görülmekte.
Ortada, PE muadili SCR8120
ile üretilmiş bir model
Sağda, kauçuk muadili SCR330
ile üretilmiş bir körük modeli görülmekte.
SCR802 ise direkt hızlı
kalıp veya yüksek sıcaklığa (250ºC) dayanımlı prototip
üretiminde kullanılan cam elyafı ve/veya %70 boncuk/partikül
takviyeli bir reçinedir.
Yukarıda görülen SCR802
ile imal edilmiş kalıplar 100-200 adet ABS parçayı plastik
enjeksiyon makinesinde üretebilecek dayanıma sahiptirler.
Sağda görülen maçalı kalıp SONY/Mavica dijital fotoğraf
makinesi prototiplerini basmak için üretilmiştir.
1988'de kurulan ve 1990'da
ticari üretime geçen CMET firması orjinal olarak SOUP
(Solid Object Ultraviolet Printer) sistemlerini geliştirmiştir.
Bunlara ek olarak, 1996'da Japon Teijin
Seiki firmasına ait SOLIFORM (Solid Forming System)
cihaz ve fotopolimer malzemelerini de devralmıştır. (DuPont
(ABD), 1991 yılında SOMOS ismini verdiği bu teknolojiyi
Doğu Asya pazarına yönelik olarak Teijin Seiki Firmasına
lisanslamıştı). 2000
yılından itibaren ise CMET Teijin Seiki tarafından satın
alınmıştır. Yani 2000'de itibaren Teijin
Seiki Grubu, CMET üzerinden autofabrication cihazları üretmektedir
ve CMET, Teijin
Seiki Grubu'ba ait bir firmadır.
Aşağıda, farklı modeller
ve inşa zarfı (x,y,z) ölçüleri görülmektedir.
SOUP 250
250x250x250mm
SOUP 1000
1000x800x500mm
SOUP II 600 GS
600x600x500mm
Örnek bir prototip
CMET, Teijin Seiki'den
aldığı teknoloji ile, yüksek inşa hızına erişmek için
2 veya 4 lazer kaynağı ile donatılmış modelleri de pazara
sunmuştur (Multi 500, 1000 Duo).
Aşağıda, farklı modeller
ve inşa zarfı (x,y,z) ölçüleri görülmektedir.
SOLIFORM 250B
250x250x250mm
SOLIFORM 500C
500x500x500mm
SOLIFORM Multi 500T
500x500x500mm
SOLIFORM Multi 1000T
1000x500x500mm
Soliform inşa malzemeleri:
Aşağıda, soldan sağa, 1. Resim: Soliform
sistemi, kullandığı özel bir fotopolimer ile körük ve
hortum gibi esnek modelleri direkt üretebilir.
3. Resim: Kırılgan
olmayan, esnek ve yüksek mukavemetli fotopolimer, fonksiyonel
prototipler için direkt kullanılabilir. 4.
Resim: Mukavemet takviyesi için seramik tozlarının
karıştırıldığı başka bir tip fotopolimer ile de 50-100
adet plastik basılabilecek enjeksiyon kalıbı direkt inşa
edilebilir. Görüldüğü gibi, toz katkı sebebiyle fotopolimer
mat beyaz renklidir (resmi daha büyük
görmek için klikleyiniz).
SOLIFORM TSR-1920
TSR-1938M
TSR-1971
03-06-2002
tarihinde CMET, Rapid Meister isimli yeni bir
serinin üretimine başladığını duyurmuştur. Rapid Meister
serisi SOUP ve SOLIFORM sistemlerinin birleştirilmesi
ile geliştirilmiştir. CMET, Asahi Denka tarafından geliştirilen
ABS benzeri yeni bir fotopolimer reçine modelini de
aynı zamanda duyurmuştur.
Bu
sistemlerin bazı teknik özellikleri aşağıda verilmiştir:
Rapid
Meister 2500F: (Küçük boyutlu ve çok hassas modelleme
için)
- İnşa zarfı: 250 x 250 x 250 (mm)
-
He-Cd Lazer (40mW)
- İnşa çözünürlüğü: 100 mikrometre
- Minimum katman kalınlığı: 20 mikrometre
- Yeni bir inşa stili ile temiz alt yüzeyler ("Leg-less
process")
Rapid
Meister 6000: (Standart büyüklükte yüksek hız ve
hassasiyette model inşası için)
- İnşa zarfı: 600 x 600 x 500 (mm)
- Yükske güçlü katı hal lazeri (800mW) > yüksek kapasite
- Tek lazerli Rapid Meister 6000 sistemi kolay bir şekilde
çift lazerli modele dönüştürülebilir (Rapid Meister
6000 Duo)
- İnşa çözünürlüğü: 300 mikrometre
Rapid
Meister Multi Series (Büyük ölçekli ve yüksek inşa
hızlı)
- İnşa zarfı: 1000 x 800 x 500 (mm)
- Çoklu lazer ve tarayıcı
- Paralel tarama
- En hızlı sistem
DuPont
(ABD), 1991 yılında SOMOS ismini verdiği bu teknolojiyi
Doğu Asya pazarına yönelik olarak Teijin Seiki Firmasına
lisanslamıştır. 1996'dan sonra ise Japon CMET
firması, Teijin Seiki'ye ait SOLIFORM (Solid Forming System)
cihaz ve fotopolimer malzemelerini devralarak kendi ürün
yelpazesine eklemiştir. 2000 yılından itibaren ise CMET
Teijin Seiki tarafından satın alınmıştır. Yani 2000'de
itibaren Teijin
Seiki Grubu, CMET üzerinden autofabrication cihazları üretmektedir.
Sağda:
Teijin Seiki SOLIFORM cihazı görülmektedir (1996).
Sağda, kullanılan özel bir fotopolimer ile esnek modeller
üretebilir. Ayrıca toz karıştırılmış başka bir tip fotopolimer
ile de 50-100 adet plastik basılabilecek enjeksiyon kalıbı
inşa edilebilir.
1991'de kurulan ve 1994'de
ticari autofabrication cihazları üretmeye başlayan Meiko firmasının
geliştirdiği cihazın en farklı tarafı lazerin bir fiber-optik
kablo ile fotopolimer yüzeyine yönlendirilmesidir. Önceleri
Japon Ushio firmasının lazerini kullanan Meiko, Ushio'nun
üretimi durdurmasından sonra Kinmon firmasının ürettiği
lazeri kullanmaya başlamıştır. Bu
cihaz tasarlanırken, hassas ve küçük mücevher modellerinin
inşası hedeflenmiş ve bu amaçla JCAD3 isimli bir yazılım
kullanılmaktadır. Sağda, Meiko LC 510 modeli görülmektedir.
Bu cihazın teknik özellikleri
aşağıda verilmiştir:
İnşa zarfı (x,y,z): 100x100x60mm
Lazer: 10mW gücünde ve 0.08 mm çapında HeCD Lazer
Katman kalınlığı: Çoğunlukla 0.05mm, fakat 0.03mm, 0.07mm
ve 0.09mm olarak da seçilebilir.
Bu cihaz ile bir yüzük 2 saatte inşa edilebilmekte ve
ardından 1 saat boyunca UV fırında fotopolimerin tam
kür olması için bekletilmektedir. Tam kür olmuş fotopolimer
reçine, zımpara yapılabilmeye, silikon kalıplamaya ve
hassas döküm prosesinde eritilmeye müsaittir.
1985'de
kurulan Denken, 1993'de ilk ticari ürüne sahip olmuştur.
SLP (Solid Laser Plotter / Katı Lazer Çizicisi)
yöntemi diğer lazerli kür teknolojilerinden çok farklıdır:
Sıvı fotopolimer, tabanı
şeffaf olan bir kabın altından gönderilen lazer ışını
ile istenilen noktalarda kür edilir ve böylece model,
katmanlar halinde (tersten) inşa edilir. Model, inşa
süresince, bir platforma yapışık şekilde sıvı polimer
havuzuna dalmış şekildedir, her katman inşa edildikten
sonra platform bir katman kalınlığı kadar yukarı kaldırılır.
İnşa süresince kür edilen
katman dışındaki tüm parça havayla temas eder vaziyettedir
(STL sistemlerinde ise parça sürekli
sıvı fotopolimer havuzu içindedir.) Eksilen fotopolimer
bir pompa ile havuza eklenir. Lazer ışınındaki istenmeyen
kırılmaları önlemek için ışının cam yüzeye dik gelmesi
gerekmektedir, bu sebeple lazer ışını, lineer bir hareket
düzeneğine bağlı yansıtıcı aynalar ile yönlendirilir
(Helisys LOM da benzer bir lazer yönlendirme düzeneği
kullanır)
Solda, SLP 4000,
Sağda, SLP 6000 modelleri görülmektedir.
Bunun tekniğin avantajları
şunlardır; 1- Diğerlerinde gerektiği gibi çok miktarda
(pahalı) sıvı fotopolimer hammaddesini bir seferde inşa
havuzuna doldurmak gerekmez. 2- Platform kaldırıldığında
sıvı basınçla oluşan aralığa girer, ayrı bir sıvı yayma
kanatçığına veya mekanizmasına gerek kalmaz. 3- Hava
kabarcığı oluşma ihtimali ortadan kalkar. Yalnız, bu
yöntemin iki temel problemi vardır: 1- Parçanın her
zaman kendi ağırlığını çekebilecek şekilde platforma
iyi yapışabilmesi güçtür. 2- Kür edilen fotopolimer
taban camına yapışarak ayrılmayı engelleyebilir.
Sağda
resmi görülen ve Denken'in son ürettiği SolidJet, SJ-200p
cihazının kullandığı teknoloji, diğer bütün ışıkla kür
yöntemlerinden önemli bir farkla, sıvı yerine katı bir
fotopolimeri inşa malzemesi olarak kullanır. Aşağıda resmi
verilen proses şöyle işler:
1- Oda sıcaklığında katı
durumda olan, henüz kür olmamış fotopolimer, sıcaklıkla
eritilerek katman kalınlığı kadar ince bir halde yayılır.
2- Soğuyan fotopolimer
yeniden katılaşarak ham katmanı oluşturur
3- Işık ile, gerekli bölgeler
taranarak kür edilir. Kür olmayan katı fotopolimer tabakası,
bir sonraki katman için destek işlevini görür. Işık, bir
ampül ile üretilir ve fiber-optik kablo ve bir yazıcı
mekanizması ile yüzey taranır.
4- İnşa platformu bir katman
kalınlığı aşağı indirilerek yeni erimiş fotopolimer doldurulur.
İlk dört işlem tekrarlanarak tüm katmanlar oluşturulur.
5- İnşa bitiminin ardından,
ayrı bir cihazda sıcaklıkla kür olmamış fotopolimer (destek
yapısı) eritilerek inşa edilmiş (kür olmuş) parçadan ayrıştırılır.
6- Parça kullanıma hazır.
Bu teknoloji Tokyo Üniversitesi'nden
Prof. Murakami ve Dr. Kamimura tarafından geliştirilmiş
ve bu özel fotopolimer reçinenin katı halde kür edilmesine
Zol-Gel reaksiyonu ismi konmuştur. İlk kez 1998'de bir
Sempozyumda bu prosesin detayları açıklanmıştır.
Bu
teknikte de Denken/SLP örneğinde
olduğu gibi parça alt tarafından inşa edilir: Parça ile
Z ekseninde hareket sağlayan tabla arasında tutucu bir
plaka bulunmaktadır. Bu plaka, inşa sonrasında parçadan
koparılarak ayrılabilen sert köpük gibi bir malzemeden
yapılmış bir sarf malzemesidir. Sağdaki resimde, inşa
edilen parça olarak bir satranç taşı gösterilmiştir. Tabanı
şeffaf malzemeden yapılmış bir tepsi içinde ince bir tabaka
halinde yayılmış (ham) sıvı fotopolimer reçine bulunmaktadır.
Tepsinin altında bulunan doğrusal (X,Y) hareket mekanizması
üzerine bağlı, küçük boyutlu bir yarıiletken lazerin ışığıyla
gerekli yerler kür edilir. Her katmanın kür işlemi bittikten
sonra tabla bir katman kalınlığı kadar daha yukarı kaldırılır.
Solda: E-DARTS
cihazı ve iç mekanizmaları bir yüz modelinin inşası
sonrasında görülmektedir. (alt kısmından inşası tamamlanan
model, yukarıdaki tutucu plakaya yapışmış haldedir).
Ortada: E-DARTS
cihazı ile inşa edilmiş yüz modeli. Sağda: E-DARTS,
proses kontrol bilgisayarıyla birlikte.
Bu cihazda kullanılan
lazer 30mW gücündedir ve üretim hızını arttırmak için
opsiyonel olarak daha fazla yarıiletken lazer eklenerek
toplam 4 adet lazer ile tarama yapılabilir. 200x200x200mm
inşa zarfına sahip bu cihaz sadece 1/2L fotopolimer
ile çalışmaya başlayabilir (daha önce bahsedilen STL
sistemlerinde ise tüm inşa hacmin baştan doldurulması
gerekirdi. Bu hacimde bir inşa odasında çalışabilmek
için ise 8L fotopolimerin pahalı bir ilk yatırım olarak
karşılanması gerekecekti) Cihaza fotopolimer yaklaşık
1L'lik kartuşlarla eklenebilir.
Sistem 12V ile çalışabilecek
şekilde yapılmıştır ve ayrı bir güç kaynağı gerektirmeksizin
kontrol bilgisayarının güç kaynağından beslenebilir.
1998 yılında satışa başlayan
AutoStrade, yaklaşık 25.000 USD tutarındaki autofabrication
cihazlarından ilk yıl 18 adet günümüze kadar ise 50'den
fazla satmıştır.
Önceleri
Ushio tarafından geliştirilen bu teknoloji, daha sonra
Ushio'nun faaliyetini durdurması ve buradaki eski bir
çalışanın Unirapid'i kurmasıyla yeniden ticari hale gelmiştir.
Resimde sağda görülen UV lamba'dan üretilen ışık optik
bir düzenekle fiberoptik kablo ağzına odaklanır. Daha
sonra ışık, kablo ve bir x-y pozisyon kontrol mekanizması
ile fotopolimer sıvı yüzeyine ulaştırılır.
RMPD (Rapid Micro Product
Development, Hızlı Mikro Ürün Geliştirme) ismi verilmiş
ve microTEC tarafından patentli, 1µm katman kalınlığıyla
inşa yapılabilen bu stereolitografi (micro stereo lithography)
tekniğinde seçmeli kür için çok küçük çaplı bir UV lazer
kullanılır. Bu teknlojide inşa sırasında farklı malzemeleri
eklemek imkan dahilindedir ve paralel imalat yapılabildiği
için mikro parçaların veya mekanizmaların seri imalatı
için uygundur. microTEC firması elindeki cihazla dışarıya
servis vermekte ve özellikle medikal sektöre yönelik projeler
gerekleştirmektedir.
Solda: Çapı 1mm'den
küçük inşa edilmiş konik bir parça görülmekte.
Ortada: Bu teknikle
bir enjektör iğnesinin içine girebilecek kadar küçük motor
ve mekanizmalar üretilebilir. Katmanlar inşa edilirken
gerekli yerlere magnetik partiküller konulmakta ve böylece
elektrik motoru imal edilmektedir. Tel bobinler ve yatak
taşları dahil motora bağlı diğer tüm mekanizmalar da entegre
olarak inşa edilmiştir. Sağda: Mikro denizaltı:
Şaft çapı: 10µm; Pervane çapı: 600µm; Gövde çapı: 650µm;
Toplam boy: 4mm. İnşa sırasında mikro mıknatıslar pervaneye
entegre bir şekilde üretilmişleridir. 0.65mm çapında ve
4mm boyundaki bu denizaltı, gerekli sensör ve kontrol-haberleşme
sistemleriyle donatıldığında birçok küçük ve dar alanlarda
keşif yapmakta kullanılabilir. Kuşkusuz bunun en büyük
pazarı medikal tanı ve teşhis uygulamaları olacaktır.
Diğer medikal uygulamaları şunlar olabilir
Sinir sisteminin
tahribatının tesbiti
Gerekli dokulara
direkt ilaç taşınması
Tümürlere direkt
radyoterapi uygulanması
Böbrek ve safra
kesesi taşlarının düşürülmesi veya kırılması
Hastanın sağlık
durumunun içerden eş zamanlı olarak ölçümü ve takibi...
15 Ağustos 2001 tarihindeki
haberde (www.ananova.com/news)
belirtildiği üzere, Japon bilim adamları, 2 adet kızılötesi
(UV) lazer ışınının kullanıldığı, stereolitografi teknolojisinin
mikro seviyedeki bir uygulaması ile kırmızı kan hücresinden
dahi küçük bir boğa modeli inşa ettiler. Yukarıda resmi
görülen bu Dünya'nın en küçük stereolitografi modelinin
boyu 10, yüksekliği ise sadece 7 mikrometredir (0.01mm
x 0.007mm). Osaka Üniversitesi'nde bu projeyi gerçekleştiren
ekibin yöneticisi Prof. Satoshi Kawata, bu yöntemle
insan damarları içine sığacak kadar küçük, ilaç taşımasında
kullanılabilecek medikal cihazların inşasının
mümkün olabileceğini belirtiyor.
Materialise,
hızlı prototip servis bürosu olarak piyasadaki büyük
boyutlu modellere olan ihtiyacı görerek kendi kullanımı
ve dışarıya servis vermek için Mammoth adını
verdiği Dünya'nın en büyük inşa zarfına sahip stereolitografi
cihazlarını geliştirmiştir. Avrupa'da patenti alınan
bu cihazlar ticari hale gelmediği için 3D Systems ile
patent anlaşmazlığı problemi yoktur. Mammoth serisi
cihazlar tek lazer kaynağı ve 3 tarayıcı kullanırlar;
Tek ışın demeti optik olarak 3'e ayrılır ve 3 farklı
tarayıcı aynı anda yüzeyin kendine ayrılmış bölümlerini
tarayarak fotopolimer reçineyi kür ederler...
Yukarıdaki üç resimde işlem sırasıyla görüldüğü gibi,
Mammoth II cihazı kullanılarak 1,86m boyundaki Yunan Kouros
heykeli tek parça halinde inşa edilmiştir. Bu çalışma,
heykellerin çoğaltılması amacıyla kullanılabilecek farklı
metodların araştırıldığı "ECO-marble" projesi
kapsamında yapılmıştır. 3D sayısallaştırma verisi, üretilebilecek
bir STL dosya haline bir gün içinde getirilmiştir. Mammoth
II stereolitografi
cihazı 2150x620x500mm ölçülerinde bir inşa zarfına sahiptir.
Bu heykel 0.15mm katman kalınlıklarıyla 99 saat 22 dakikada
inşa edilmiştir. 5mm et kalınlığına sahip olarak içi boş
inşa edilen bu heykel için toplam 10 litre (6 kg) fotopolimer
reçine harcanmıştır.
Sağda
görülen ve 2002 yılında geliştirilen daha yüksek kapasiteli
Mammoth III modeli cihaz ise 2100x650x600mm ölçülerinde
bir inşa zarfına sahiptir. Bu cihaz, otomotiv sektöründen
gelen ihtiyaçlar doğrultusunda bir torpido veya tamponun
fonksiyonel prototipini tek parça halinde inşa edebilecek
kapasitededir.
Not:
Bu bilgiler "Materialise Today Vol. 3, 2002"
dergisinden alınmıştır. Bu dergi ve diğer sayılara ulaşmak
için: www.materialise.be/mt.asp?mp=hp_today
sayfasını ziyaret edebilirsiniz.
Not-2:
Haziran 2004'de devreye sokulan Mammoth IV daha da büyük
bir inşa zarfına sahiptir: 2100 x 650 x 780 mm