Autofabrication Technologies > Powder Binding > Bonding:

Not: Şemadaki başlıkları tıklayarak, direkt açıklama sayfalarını görebilirsiniz.

Toz halindeki hammaddenin seçilen kısımlarına bir yapıştırıcı (harç) malzemesi püskürtülerek biribirine bağlanması.

• Z Corp. (ABD), 3D Printing
• Extrude Hone (ABD), ProMetal 3DP
• Soligen Inc. (ABD), DSPC
• Specific Surface Corp. (ABD), 3DP, Seramik Filtre İmalatı.
• Therics Inc. (ABD), 3DP, İlaç kapsülü imalatı
• Generis GmbH (Almanya), GS 1500, Kum döküm kalıbı inşası
• Formus Inc. (ABD) Kum tanelerini erimiş balmumu püskürterek yapıştırma
• Buss Müller Tech. GmbH  (Almanya), 3D colour printer

Orijinal olarak ABD'nde Massachussets Teknoloji Enstitüsü'nde (MIT, Massachussets Institute of Technology) geliştirilen 3DP (3 Dimensional Printing) 3 boyutlu yazıcı prosesinde inşaı hammaddesi olarak plastik, metal, seramik, veya herhangi başka bir toz kullanılabilir. Çok ağızlı bir memeden yapıştırıcı püskürtülerek tozlar birbirine bağlanır. Bir merdane ile yeni bir katman toz yayılır. İnşa bittikten sonra, parçayı çevreleyen ve aynı zamanda destek malzemesi görevi görmüş olan tozlar temizlenir (vakum temizleyici ve/veya fırçayla). Kullanılan malzeme ve uygulamaya göre, infiltrasyon ve sinterleme gibi değişik ek işlemler de yapılabilir.

Sağda, İstanbul'daki  Ayasofya Camisi'nin bir modeli, MIT'deki Ar-Ge çalışmaları kapsamında (nişasta kullanılarak) inşa edilmiştir.

MIT, farklı sektörlere hitaben verdiği 3DP teknolojisi lisanslarıyla, Z Corp., Extrude Hone/ ProMetal, Soligen, SpecificSurface ve Therics isimli, 5 yeni firmanın kurulmasına öncülük etmiştir. Bu firmaların her birine sadece belli bir toz malzemelerin kullanımı için lisans verilmesine rağmen seramik konusunda birçok firmaya birden üretim hakkı verilmiştir (Soligen, SpecificSurface, Extrude Hone/ ProMetal, Z Corp.)

1994 yılında MIT'den Dr. Walter Bornhorst ve Marina I. Hatsopoulos tarafından kurulan Z Corp., MIT'den aldığı 3DP lisansı ile ürettiği cihazı ilk kez Şubat 1997'de basına duyurmuştur. İlk ticari cihaz, nişasta tozu üzerine su tabanlı yapıştırıcı bir sıvıyı 125 adet meme vasıtasıyla püskürtüyordu. Sağda, 3DP prosesine ait animasyondan bir kare gözükmektedir. Üretilen parçalara erimiş mum, üretan veya "cynoacrylate"  tabanlı yapıştırıcılar (genellikle japon yapıştırıcı diye adlandırılır) emdirilerek mukavemeti arttırılabilir. Mum emdirilmiş parçalar hassas döküm modeli olarak, esnek üretan emdirilen parçalar ise lastik parça prototipleri olarak kullanılabilirler. Nişasta (starch) tabanlı tozlara ek olarak sonraları alçı (plaster) ve kompozit alçı tabanlı tozlar da kullanıma sokulmuş ve daha mukavemetli parçaların inşası mümkün kılınmıştır. ZCast ticari ismi verilen bir teknikle de alçı-seramik karışımlı toz kullanılarak direkt metal döküm kalıbı da inşa edilebilmektedir.

2005 yılında Z Corp, Contex Holding A/S (www.contex.com) tarafından satın alınmıştır. Kasım 2005'den itibaren ise contex, ZCorp tarafından üretilen bazı 3D printer modellerini özellikle mimari modelleme/maket uygulamalarına yönelik olarak kendi markasıyla da pazarlamaya başlamıştır; www.contex.com/3dprint

Aşağıda, farklı modeller bir arada görülmektedir:

ZPrinter 310 System
Bu sistem Şubat 2003'de ZT400 modeli yerine piyasaya sürülmüştür. Önceki modele kıyasla yaklaşık 3-4 kat daha yüksek bir inşa hızına sahiptir. Bu model, HP Printer kartuşu kullanmaktadır.
İnşa Zarfı: 203 x 254 x 203 mm
Katman Kalınlığı: 0.076-0.254 mm arasında seçilebilir
Jet sayısı: 300 jetli bir adet HP yazıcı kafası

Spectrum Z510 System (Renkli 3D yazıcı)
Şubat 2005'de piyasaya sürülen bu sistem ZT406 System'e kıyasla daha büyük bir inşa zarfına sahiptir ve daha yüksek çözünürlüğe sahip renkli modeller inşa edebilir.
İnşa Zarfı: 254 x 356 x 203 mm
İnşa Hızı: 2 katman/dak. (24-bit renkli)
Katman Kalınlığı: 0.089 - 0.203 mm arasında seçilebilir
Çözünürlük: 600 x 540 dpi
Jet sayısı: 1200 (300 jetli 4 adet HP yazıcı kafası)
Malzeme: Kompozit plastik tozu ve direkt metal döküm için seramik tozu

ZT406 SYSTEM (Renkli 3D yazıcı)
2000 yılında piyasaya sürülen bu sistem ilk renkli 3D yazıcı modelidir.
İnşa Zarfı: 203 x 254 x 203 mm
Katman Kalınlığı: 0.076-0.254 mm arasında seçilebilir
İnşa Hızı: 6 Katman/dak. (renksiz), 2 katman/dak. (renkli)
Jet sayısı: 1200 (300 jetli 4 adet HP yazıcı kafası)

ZT810 SYSTEM (Renkli 3D yazıcı)
İnşa Zarfı: 500 x 600 x 400 mm
Katman Kalınlığı: 0.076-0.254 mm arasında seçilebilir
Jet sayısı: 2400 (300 jetli 8 adet HP yazıcı kafası)

ZT810 SYSTEM ilk defa 28 Kasım 2001 tarihinde Almanya'nın Frankfurt şehrinde düzenlenen Euromold 2001 Fuarı'nda sergilenmiştir.

ZT400 3D PRINTER
İnşa Zarfı: 203 x 254 x 203 mm
İnşa Hızı: 2 Katman/dakika

4 Mart 2002'de piyasaya çıkarılan bu model, Şubat 2003'de ticari hale gelen ZPrinter 310 System'in ardından üretimden kalkmıştır.

Renkli model inşa örnekleri:

En sağda görülen yüksek çözünürlüğe sahip küçük model Spectrum Z510 System ile inşa edilmiştir.

Z Corp., Dünya'daki ilk ticari 3 boyutlu ve çok renkli model inşasını mümkün kılan makineleri üretmiştir. Bu sistemlerde 2001 yılının ilk yarısında HP firmasının standart renkli ink-jet printer kartuşları kullanılmaya başlanmıştır. İnşa edilecek parçaya ait STL formatındaki 3D geometri verisinin istenildiği gibi reklendirilebilmesi için ise Belçika menşeli Materialise yazılım firması tarafından "Magics Z" isimli özel bir CAD yazılımı geliştirilmiştir.

Solda, Orion (Boston, MA, ABD) firması tarafından tasarlanan, el tipi estetik cerrahi lazer cihazının modelleri. Ortada, Adidas için tasarlanan ayakkabı taban modelleri. Sağda, CT verisine bağlı olarak inşa edilmiş bir çocuğa ait kafatası modeli görülmektedir.

İlgili Video (Zprinter 450):
www.youtube.com/watch?v=g0m1cVqNsRA

ZCast Prosesi ile direkt döküm kalıbı inşası:
Ekim 2002'de duyurulan bu yeni uygulama ile alçı-seramik karışımlı bir çeşit inşa malzemesi kullanılarak prototip döküm kalıp ve maçaları direkt olarak inşa edilebilmektedir. ZCast 500 isimli bu toz inşa malzemesi ile alüminyum, çinko ve magnezyum gibi düşük ergime sıcaklığına sahip paslanmaz metaller dökülebilmektedir. Yüksek ergime sıcaklığına sahip çelik alaşımlarının dökümünde kullanılabilecek seramik toz geliştirme çalışmaları ise devam etmektedir*. Sağda, ZCast prosesi ile elde edilmiş bir döküm kalıbı, maçası ve bu kalıptan dökülmüş alüminyum bir parça görülmektedir.

*Aslında Soligen firması, yine ZCorp gibi MIT'den aldığı 3DP lisansı ile yıllar öncesinden çelik alaşımların hassas dökümünde kullanılan direkt seramik kalıp inşa teknolojisini geliştirmişti...

Uygulama Sahaları > Sanat > Z Corp.

MIT'de geliştirilen 3DP teknolojisinin metal toz malzeme kullanımı konusundaki lisans hakkını Extrude Hone (ABD) firması almıştır. Extrude Hone, seramik toz kullanımı konusunda da birçok lisansörden birisidir ve bu lisansa bağlı olarak 2003 yılında kum döküme yönelik RCT sistemini geliştirmiştir.

ProMetal, ABD'nde yeni imalat teknikleri (non-traditional machining) konusunda teknolojiler geliştirme konusunda köklü bir geçmişe sahip olan Extrude Hone firmasının bir girişimi ve markasıdır.

Sağda ise sistemin ana parçaları görülmektedir: Bir merdane (metal powder spreader) ile inşa yüzeyine yayılan metal tozları yazıcı kafasından (print head) yapıştırıcı püskürtülerek birbirine bağlanır. Ardından kızılötesi ışıma veren bir ampül ile yüzey kurutulur ve inşa platformunun altındaki pistonun (build piston) bir katman kalınlığı kadar aşağı çekilmesinin ardından yeni bir toz tabakası serilir. Bu işlemlerin tekrarı sonucu kalıp veya parça sinterleme fırınına konulur. Sinterleme sonrasında kalan boşluklara yine fırın içinde bronz emdirilir. Sonuçta %60 çelik ve %40 bronzdan oluşan bir parça veya kalıp elde edilmiş olur.

Daha önceleri elindeki autofabrication sistemiyle sadece dışarı servis veren ProMetal, 2002 son yarısında ticari olarak R serisi yeni 3 autofabrication cihazını duyurmuştur. Daha sonra R4 serisinin üretimine devam edilmemişştir. 2004 başı itibariyle ticari halde bulunan ProMetal R2 ve R10 sistemleri ve teknik özellikleri aşağıda görülmektedir:

R2 System	R10 System	İnşa sonrası püskürtme kafası ve parçalar

Teknik özellikler:

• R2 System:
  İnşa zarfı: 190 x 190 x 150 mm
  Yazıcı kafası meme sayısı: 64
  Meme başına damlacık püskürtme frekansı: Saniyede 6000 adet
  Damlacık yerleştirme hassasiyeti: +/- 0.025 mm
• R10 System:
  İnşa zarfı: 1000 x 500 x 250 mm
  İnşa hızı: 4100 cc/saat
  Yazıcı kafası meme sayısı: 8, 32, veya 96
  Meme başına damlacık püskürtme frekansı: Saniyede 30,000 - 50,000 adet
  Damlacık yerleştirme hassasiyeti: +/- 0.025 mm

Sinterleme fırını	Sinterleme öncesi ve sonrası çelik piston kolu	Sinterleme sonrası alüminyum parça

Solda, sinterleme öncesi (beyaz) ve sonrası bir metal parça prototipi, sağda ise inşa platformunda bulunan ham metal tozları, üretilmiş kalıp ve parçalar ile ink-jet yapıştırıcı püskürtme kafası görülmektedir. Sağdaki resimde ise alüminyum alaşımıyla inşa edilmiş karmaşık geometriye sahip bir model görülmektedir.

Kalıp imalat uygulamaları:
ProMetal, 14 Kasım 2002'de yaptığı bir basın duyurusu ile ismini açıklamadığı ABD tabanlı bir otomotiv üretici firmaya 740 mm x 500 mm x 60 mm ebadında, çelik dökümde kullanılan köpük kalıbı (lost-foam tool) ürettiğini duyurmuştur. R10 system ile inşa edilen bu kalıp o tarihe kadar dünyada autofabrication tekniği ile üretiien en büyük metal kalıp özelliği taşımaktadır. ProMetal, Euromold 2003 fuarında maça imalatına yönelik büyük ebatlı birçok metal kalıp sergilemiştir.

Yukarıda: MIT'deki ilk test numuneleri; içinde soğutma kanalları bulunan paslanmaz çelik plastik enjeksiyon kalıbı ve bu kalıp ile imal edilmiş plastik parçalar (sağda) görülmektedir.

Kum döküm için kalıp ve maça üretim sistemi:
(ProMetal RCT - Rapid Casting Technology)
ProMetal, seramik toz kullanımı konusunda MIT'nin lisans verdiği birçok firmadan biridir. ProMetal Generis tarafından geliştirilen teknolojiyi de bünyesine katarak kendi sistemlerini ticari hale getirmiştir. Generis GmbH isim değiştirerek ProMetal RCT GmbH adını almıştır (www.prometal-rct.de). Sonuçta, ProMetal'e ait Metal tozu kullanan sistemler ABD'nde imal edilmesine karşın seramik tozu kullanan sistemler Almanya'da üretilmektedir:

ProMetal, kum dökümle imal edilecek prototip parça imalatına yönelik olarak geliştirdiği ProMetal RCT S15 System'i ilk kez Euromold 2003 fuarında sergilemiştir. Bu sistem 1500mm x 750mm x 750mm inşa zarfına sahiptir ve ink-jet kafası bir gaçişte 80mm genişliğinde bir alanı tarar:

ProMetal RCT S15 System (sağda, inşa sonrası gevşek tozları temizleme ünitesi görülmektedir)	Tek paride üretilmiş farklı kalıp ve maçalar

Sağda, bu sistemle inşa edilmiş bir kum döküm kalıp ve maçası ile bu kalıba dökülerek imal edilmiş metal motor manifoldu görülmektedir.

Sistem, inşa malzemesi olarak standart döküm kumuyla aynı özelliklere sahip seramik bir toz kullanır.

Sağda, seramik tozu kullanılarak imal edilmiş bir hassas döküm kalıbı ve kesiti. Görüldüğü gibi inşa sırasında parça içinde boşluk bırakılabiliyor.

Yukarıdaki huni şekli ise erimiş metalin kalıba rahat dökülmesi için verimiştir.

Sağda görülen, DSPC tekniğiyle 356-T6 alüminyumdan dökülmüş, yaklaşık 18x13x15cm ebadında karmaşık geometriye sahip bu yakıt enjeksiyon kutusundan 4-8 adedi 10 gün içinde (test amacıyla prototip olarak) imal edilmiştir.
Soligen autofabrication cihazlarını satmak yerine dışarıya servis vermeyi tercih etmektir. İnternet üzerinden müşteriden aldığı 3 boyutlu geometri verisini kullanarak alüminyum veya çelik parçaları bir hafta içinde hazır edip geri postalayabilmektedir. Bu işlem normalde 3-4 ay civarında sürebilir...

Generis GmbH Mayıs 1999'da Dr. Ingo Ederer, Prof. Heinzl ve Rainer Höchsmann tarafından kurulmuştur.

İlk ticari model GS 500 Kasım 2000 tarihindeki Euromold 2000 fuarında sergilenmiştir.

Sağda görülen GS 1500 modeli ile metal döküm kalıpları, ince katmanlar halindeyayılan standart döküm kumuna termoset bir bağlayıcının püskürtülmesiyle inşa edilir.

GS 1500 teknik özellikleri:
İnşa Zarfı: 1500 mm x 750 mm x 750 mm
Katman kalınlığı: 0,3 mm
Çözünürlük: 0,3 mm
Hassasiyet: %0,1

2003 yılı sonunda, ABD tabanlı Extrude Hone firması Generis'i bünyesine katmıştır. Artık firma ProMetal RCT GmbH (www.prometal-rct.de) adı altında faaliyet göstermektedir ve ilgili sistemler ProMetal firması tarafından RCT (Rapid Casting Technology) adı altında üretilmektedir (GS 1500 modeli sistem de ProMetal RCT S15 ismiyle pazarlanmaktadır).

Harç Yığma > Püskürterek > Generis Gmbh