Not: Orijinal olarak TurkCADCAM.net Dergisi 2. Sayısı için hazırlanmış bu röportaj, ilk kez Aralık 2006'da TurkCADCAM.net Portalı'ndan yayınlanmaya başlamıştır.

Mehmet Cenk Sinirlioğlu, Almanya'da geleceğin kalıp tasarım ve imalat teknolojileri üzerinde çalışan CONCEPT Laser GmbH firmasında Malzeme ve Teknoloji Md. olarak görev yapan bir Ar-Ge mühendisi; Kendisiyle, kalıp tasarım ve imalat prosesine köklü değişklikler getiren bu yeni teknolojiler hakkında ilgi çekici bir söyleşi yaptık...

Cenk bey, kendinizden bahseder misiniz? Üniversite eğitiminiz sonrası Concept Laser GmbH'deki kariyeriniz nasıl başladı?. Otoinşa* tekniğini kullanan karmaşık yapılı metal kalıp imalatı uygulamaları ile nasıl tanıştınız?

Cenk Sinirlioğlu 1997 yılında İstanbul (Erkek) Lisesi'nden mezun olup, İstanbul Teknik Üniversitesi Makine Fakültesi'ne girdim. Açık konuşmak gerekirse ilk iki sene fazla mesleki ders görmediğimizden, ileride ne yapmak istediğime dair en ufak bir fikrim bile yoktu. Birinci yılın sonunda babamın çok yakın arkadaşı olan Coburg Üniversitesi Makine Fakültesi öğretim görevlisi Prof. Henning Altmann bizi ziyarete gelmişti. Hatta o sene okulda yaptığım stajı sık sık soruyordu. Ancak bendeki ilgisizliği fark etmiş olacak ki, babamla birlikte oturup, ikinci yıl sonunda iyi bir staj yapmam gerektiğine karar vermişler. Staj konusunu Almanlar'ın neden bu kadar önemsediğini şimdi çok daha iyi anlayabiliyorum.

Prof. Altmann ikinci senem bitmeden beni aradı ve staj yapabileceğim çok ilginç ve yeni bir konu olduğundan bahsetti. Yanında bitirme çalışması yapan Frank Herzog isimli bir öğrencisinin çalışmasına yardımda bulunabileceğimden ve onun deneylerini yaptığı firmada staj yapabileceğimden bahsetti. İki ay Almanya'da staj yapma fikri benim de çok ilgimi çekti. Böylece 1999 yazında otoinşa teknolojilerinin hızlı kalıp imalatı uygulamalarıyla ve daha sonra Concept Laser firmasını kuran Frank Herzog'la tanışmış oldum.

O zamanlar henüz Concept Laser firması yoktu. Frank'la birlikte Hofmann Modellbau (SLA, SLS, vakum kalıpçılığı, aluminyum kalıpçılığı vs.) firmasında stajıma başladım. Frank'la bana ayrılmış ve o zamanlar yeni olan bir adet EOS M250 makinesi vardı. Biz bu makinede o zamanlar EOS firmasının kullandığı tek alaşım olan Direct Metal alaşımıyla parça üretmeye çalışıyorduk. O zamanlar EOS makinelerinde CO2 lazeri kullanıyordu. Amaç alaşımdaki bakırın eriyerek nikelle sinterlenmesiydi. Yani yoğunluğu ve mekanik özellikleri çok düşük parçalar üretilebiliyordu. Zaten ancak küçük ve karmaşık olmayan parçaların üretimi mümkündü. Bu çalışmalar çok hoşuma gitmişti. Sabahtan akşama kadar bitmez bir enerjiyle parça üretimi yapabilmeye çalışıyorduk. Ama o zamanki teknik çok yetersiz olduğundan daha çok makinede nelerin düzeltilmesi ve geliştirilmesi gerektiğini konuşuyorduk. O yaz sadece bu makinede değil, modelleme şirketinin kullandığı 3D Systems SLA makineleri, EOS plastik SLS makineleri, vakum silikon döküm vs. hakkında da çok şey öğrendim. Ayrıca Hofmann'ın ana şirketi olan plastik enjeksiyon kalıpçılığı yapan Hofmann Werkzeugbau firmasında da bir süre staj yaptım. Bu staj sonunda artık biliyordum: İleride imalat sektöründe çalışacaktım.

Pekiyi, Üniv. eğitiminiz sonrası Concept Laser GmbH'deki kariyeriniz nasıl başladı?..

Hofmann Innovation Group'da staj yaptıktan sonra, metal lazer sinterleme konusunda çıkan bütün makaleleri ve piyasadaki şirketlerin durumunu da takip etmeyi ihmal etmedim. Hatta İstanbul'daki bitirme çalışmamı da hocam Doç. Dr. Haydar Livatyalı'nın yanında, sektördeki makinelerin karşılaştırılması ve örnek bir kalıp parçasının dizaynı konusunda yaptım.

2001 yılında makine masteri yapmak üzere Hanover üniversitesine gittim. Burada "imalat teknolojileri" ve "product-engineering and logistics" bölümlerinin ikisini birlikte bitirdim. Burada öğrenimim boyunca bir buçuk yıla yakın bir süre malzeme kürsüsünde "Teknik seramik malzemelerin metalle lehimlenerek, otomobillerde ve dövme kalıplarında kullanılmasının araştırma ve geliştirme faaliyetleri" konusunda araştırma asistanı olarak çalıştım. Daha sonra sekiz ay Hannover Lazer Merkezi'nde (Laser Zentrum Hannover - LZH) geliştirdikleri "mikro lazer sinterleme makinesinin kurulması ve çalışır duruma getirilip, optimize edilmesi" ile bir Avrupa Birliği projesinde geliştirilen "LENS yöntemiyle mikro parçalar üreten bir makinenin deneylerinin yürütülmesi"ni sağladım. Ayrıca burada "Saf titanyum ve bir demir-bakır alaşımının mikro laser sinterleme yöntemiyle üretimindeki parametrelerin araştırma-geliştirmesi" konusunda bitirme tezimi hazırladım. Eğitimim sonunda doktora yapıp yapmama konusunda kararsızdım. Başlasam 5-6 sene bölümde kalmam gerekebilirdi. Bense bu konu hakkında bir şirkette çalışırken doktora yapmak ve böylelikle endüstrinin daha içinde olmak istiyordum. Ancak LZH'den Prof. Haferkamp doktorada mutlaka bölümde calışmam gerektiğini söyleyince, Frank'ın daha önceden yaptığı teklifini kabul edip Concept Laser'de "malzeme ve teknoloji sefi" (head of materials and technology) olarak işe başladım. Ekim 2004'ten beri Concept Laser'de malzeme ve teknoloji geliştirilmesini yürütmekteyim.

Concept Laser GmbH ve LaserCUSING hakkında bilgi verir misiniz?

Frank'la olan kontağımız 1999'dan beri devam etmekteydi. Almanya'ya gelir gelmez okul başladıktan sonra Euromold 2001 fuarına gittiğimde ben de herkes gibi bir süprizle karşılaşmıştım. Hofmann Group içinde Concept Laser firması kurulmuş ve M3 makinesi Euromold'la birlikte pazara sunulmuştu. Makinede daha öncekiler gibi sinterleme yöntemi yerine ilk kez standart çelik malzemesi tam olarak eritilerek parça üretiliyordu. Bu yönteme "Concept" ve "Fusing" (=tam olarak eritme) kelimelerinin birleşmesinden gelen LaserCUSING® adı verilmişti. Frank bana fuarda yeni makine yapma fikrini şöyle anlatmıştı: "Ödevim bitmişti ve rapid tooling yöntemiyle hala kalıplarda kullanılabilecek kalitede parçalar üretemiyorduk. Piyasadaki makinelerin birçoğunda çeşitli geliştirmeler yapılması gerekliydi. Hofmann firmasının sahibi olan Günther ve Robert Hofmann'la birlikte yeni bir makine geliştirmeye karar verdik. Ana hedefimiz yüksek yoğunlukta ve orjinal malzeme özelliklerine sahip parçalar üretebilmekti...". Ve bunu başarmışlardı. 40 yılın üzerindeki kalıpçılık tecrübesi ve yeni Nd:YAG lazerlerle 2 yıllık çalışmaları sonunda 1.4404 çeliğinden her türlü karmaşık formdaki parça kolaylıkla hızlı bir şekilde üretilebiliyordu. Bu sistem Euromold 2001 fuarında Concept Laser'e ikincilik ödülü getirdi.

Asıl patlama tabii kalıpçılık sektöründe önemli bir yeri olan Hofmann kalıpçılık firmasının bu makineyle kalıp çeliğinden yaptığı parçalarla oldu. Bu yöntemde talaş kaldırma yöntemleriyle mümkün olmayan karmaşık soğutma kanallarının sayesinde, plastik parçaların üretim süresi büyük oranda kısaltılabiliyordu. Bu soğutma kanalları yüzeyin 1mm'den yakınına kadar konulabilip ve plastik parçanın soğuma süresini yüzde 60(!)'lara varan oranlarda azaltabilmektedir. Ayrica parçaların geri yaylanma problemi de büyük ölçüde ortadan kalkmaktadır. Bu da kalıpçılara ve plastik parça üreticilerine yüksek kalite ve fiyat avantajları sağlamaktadır.

Şu an talaşlı imalat yöntemlerine göre belirgin bir dezavantajımız yok, çünkü onlardan farklı bir yöntem ve daha önce yapılamayanları başarabiliyor.

Soğutma kanalları plastik enjeksiyon kalıpçılığında olduğu gibi aluminyum gibi hafif metallerin dökümünde de kullanılmaktadır. Ayrıca LaserCUSING® yöntemiyle CrCo diş protezi, titanyum ve aluminyum gibi malzemelerin üretimi de mümkündür.

LaserCUSING teknolojisi nasıl çalışır? CNC frezede veya elektroerozyon tezgahta işlemeye göre en büyük farkı ve avantajları nedir?

LaserCUSING teknolojisi kisaca SLS yonteminde de oldugu gibi metal tozunun kat kat yuzeye serilip, her katin lazer ile tam olarak eritilmesidir. CNC frezeye gore insan gucu olmadan calistigindan daha hizli uretim yapabilir. Ayrica diger yontemlerle mumkun olmayan parca icindeki karmasik sogutma kanallari da ancak bu yontemle mumkundur. Lazer oyma da ileride elektroerozyona gore avantaj saglayacak bir yontem ve arastirmalari surmekte.

Kullanılan metal tozlarının çapı ne civarda? Sinterlemede kullanılan lazer gücü ne kadar? İnşa sırasındaki katman kalınlıkları ne kadar oluyor?

Kullanilan metal tozlarinin capina ait bilgi veremeyecegim, cunku malzeme ozellikleri onemli bir konu. LaserCUSING`de kullanilan laser Rofin firmasinin 100W gucundeki puls mode ile de kullanilabilen Nd:YAG lazeri.. Biz tecrubelerimizden, parcalarin kalitesi ve yogunlugunu en ust duzeyde tutmak icin 30 µm lik katlar tercih ediyoruz.

En fazla ne boyutta bir kalıp üretilebiliyor? Hassasiyeti nedir?

Su an M3 makinemizin alani 250x250 mm ve bu boyutun tamamini rahatca kullanabiliyoruz. Ayrica musterilerimiz icin bir yenilik olarak ayni modulu 300x350 mm kullanabilecek sekilde buyuttuk. Parca hassasiyetleri buyuk parcalarda en fazla +/-100µm kucuk parcalarda +/-50µm oluyor. Ancak kaliplarda kullanilan parcalari yuzeyinde biraz malzeme birakip kisa bir freze islemine tabi tutuyoruz. Boylelikle parcalar direk kalipta kullanilabiliyor. Bu dusundugunuz gibi uzun da surmuyor. Belki tamami frezelense de ayni surede olacak, ama icinde sogutma kanallari da var gibi dusunun. Altini frezelemissek bunu Erowa veya baska bir sistemle cok hassas bir sekilde Cusing modulune yerlestirip, frezelenmis parcanin uzerine parca yapabiliyorsunuz.

Üretim hızı ne kadar? Örneklerle açıklar mısınız? Mesela 100x100mm taban ölçülerinde ve 50mm yüksekliğinde, soğutma kanallı bir kalıp ne kadar zamanda inşa edilebiliyor?

Malzemeden malzemeye uretim hizi degisiyor. Ayrica bu parcanin sekline de bagli. Genel olarak kalip celigimizin uretim hizi yaklasik 3 cm³/h civarinda. Tabi kaliplarin sogutma kanalina kadar olan kismini frezeleyip gerisini bu yontemle yapip (bunu da patentle koruduk) daha hizli uretebilmek de mumkun. Bu boyut olarak buyukce bir parca olur, tamamini alirsak 500cm³, ama bunun tahminen yarisi kadari hacimdir. Biz tamami hacim desek ve yaklasik bir hesap yapsak bile 170 saat civarina gelir. Parca tam 7 gunde biter ve bu sure icinde makinenin basinda durmaniz gerekmez. makineyi baslatir bir hafta sonra gelir alirsiniz, haftasonu, tatil gunu farketmez. Ayrica paslamaz celigimiz (yaklasik 4 cm³/h) ve hizli celik(>5cm³/h) adini verdigimiz alsimlarimizin hizi bunun da ustunde.

İnşa sonrasında içeride kalan sinterlenmemiş metal tozları nasıl dışarı çıkartılabiliyor? Zor olmuyor mu?

Bazı kalıplarda zorluk çekiyorduk, ama bunlar için de yöntemler geliştirdik. Artık pek problem yaşamıyoruz.