|
|
| Ana
Sayfa | Önceki Sayfa | Sonraki
Sayfa |
Özet:
Aslında otoinşa teknolojisi
konusunda son 100 senedir çeşitli çalışmalar yapılmasına
rağmen bilgisayar ve diğer teknoloji sahalarında varılan
seviye yardımıyla ancak son 15 yılda gelişmiş otoinşa
cihazları ticari olarak üretilmektedirler. Bu cihazların
fiyatı 5.000 $ ile 700.000 $ arasında değişmektedir. Sırasıyla
ABD, Japonya, Almanya ve İsrail bu teknoloji ve uygulamaları
konusunda başı çekmektedir.
Otoinşa tanımı:
Otoinşa teknolojileri 1986'da ABD'nde ticari olduğu
ilk yıllarda sadece hızlı model ve prototip imalatı
amacıyla geliştirilip kullanıldığından, bu teknolojiler,
kapsamı ve anlamı bakımından çok uygun olan "Autofabrication"
(otoinşa) veya "Automated Fabrication, AF " yerine
çoğunlukla "Rapid Prototyping, RP " (hızlı prototipleme)
adıyla anılmıştır. Sonraları, gelişen teknoloji ve açılan
yeni uygulama sahaları ile birlikte artık bu ismin yetersiz
ve dar kapsamlı kaldığı ilgili çevrelerce de kabul edilmesine
rağmen ilk yıllarda verilen bu isme piyasa alışmış olduğu
için değiştirmek mümkün olmamıştır. Otoinşa teknolojileri
için daha birçok farklı isimlendirme ve kısaltmalar
kullanılabilmektedir; Bunlardan bazıları, "Additive
Fabrication, AF ", "Additive Manufacturing, AM ",
"Solid Freeform Fabrication, SFF", (katı, serbest
şekilli inşa), "Free Form Fabrication, FFF",
"Layered Manufacturing" (katmanlı imalat), "3D
Printing" (3 Boyutlu Yazıcı) şeklindedir...
|
Bilgisayarla
üç boutlu (3D) model tasarımı:
Otoinşa
teknolojisinde, üretilmesi düşünülen parça önce 3 boyutlu
bir tasarım programı ile bilgisayarda modellenir. Sağda,
Modern bir CAD (Computer Aided Design /Bilgisayar Destekli
Tasarım) istasyonu: Tasarımcı, sol elindeki küreye uyguladığı
kuvvet ile ekranda gözüken 3 boyutlu parçayı döndürerek
istediği açıdan görebilir. Önündeki klavye ve sağ elindeki
fareyi kullanarak da parça geometrisi üzerinde istediği
birçok değişikliği yapabilir.
Tasarıma sıfırdan başlanabileceği
gibi halihazırda var olan bir model veya cismin 3 boyutlu
tarayıcılar ile taranmasıyla elde edilen veri de kullanılabilir.
Mesela bir ürün tasarımcının kil kullanarak yaptığı
yeni bir ergonomik telefon ahizesine ait geometri verisi
bu sayede bilgisayara aktarılarak üzerinde istenilen
değişiklikler yapılır. Piyasada çok değişik tipte 3
boyutlu tarayıcılar vardır. Lazer ışınlı ve temaslı
(mekanik) tarayıcıların cismin sadece dış yüzeyine ait
veriyi toplayabilmelerine karşın, bilgisayarlı tomografi,
cismin iç yapısına ait özellikleri de algılayabilir.
Tomografi, mühendislikle birlikte daha ziyade tıpta
kullanılan bir 3 boyutlu tarama tekniğidir.
3D model tanımında STL Formatı:
Tasarlanan 3 boyutlu model geometrisi çoğunlukla STL
formatında tanımlanarak otoinşa cihazlarına aktarılır.
STL formatı ilk defa 1988 yılında 3D Systems firması
adına Albert Consulting Group tarafından geliştirilmiş
ve kullanım kolaylığı sebebiyle bu format kısa sürede
yaygınlaşarak piyasada bir standart haline gelmiştir.
STL "STereoLithography" anlamına gelen ve
her türlü 3D geometriyi biribirine bağlı üçgen şeklindeki
düz yüzeylerle ifade eden bir formattır. Eğimli yüzeylere
sahip bir parçanın üçgenlerle ifade edilmesi belli bir
hata payı oluşturur ama üçgen sayısının yeterince fazla
tutulması sayesinde CAD dosyasındaki hata payı üretim
hatasının altına indirilebilir. Günümüzde hemen hemen
tüm 3D CAD yazılımları STL formatında çıktı verebilmekte
ve her otoinşa cihazı da bu formatı kabul etmektedir.
Fakat 3D CAD yazılımları hatalı STL çıktısı verebilmektedirler.
Hatalı STL dosyaları düzeltmek için ise ayrı yazılımlar
geliştirilmiştir.
Daha sonraları, STL formatı kadar yaygın olmayan, firma
veya cihaza özel farklı formatlar da geliştirilmiştir...
|
3D
modelin katmanlara bölünerek inşa edilmesi:
Solda: Bilgisayar destekli
çizim programı (CAD) ile modellenmiş parça.
Ortada: Model sık
kesitlere bölünür ve her katmanın şekli hesaplanır.
Sağda: Daha sonra
bu kesit verileri bir otoinşa cihazına aktarılarak, polimer,
kağıt, metal, seramik vb. hammaddeler ile parça, katmanlar
halinde inşa edilir. |
Sağda:
Yeryüzü şekillerinin (topoğrafya) mukavvaların kat kat
kesilip üst üste yapıştırılarak elde edildiğine birçoğumuz
gördüğümüz bina maketlerinden şahit olmuşuzdur. Otoinşa
teknolojisi ise çok daha ince katmanları farklı malzemelerden
ve tam otomatik olarak inşa eder. |
İnşa
sırasında destek yapısı kullanımı:
Bu
imalat yöntemi bir bina inşasına çok benzemektedir,
gerekli durumlarda sonradan kaldırılmak üzere destek
malzemeleri kullanılır.
İki katlı betonarme
bir yapı ve merdivenlerini gösteren sağdaki resim, inşa
sırasında sonradan kaldırılmak üzere kullanılan destek
ve kalıp uygulamasına güzel bir örnek teşkil etmektedir.
|
İki
temel destek destek yapısı tekniği:
Otoinşa teknolojilerinde
temelde iki türlü destek yapısı kullanılmaktadır:
Solda: Çevreleyici
destek kullanımı görülmekte. Bu yöntemde üretilen
parça dışındaki tüm boşluğa farklı kimyasal özelliğe
sahip bir destek malzemesi doldurulur. Daha sonra bu
destek malzemesi, sıcaklık veya çeşitli kimyasal sıvılara
maruz bırakılarak ayrıştırılır.
Sağda: Sadece
gerekli kısımlara konulan sütunlu destek yapısı.
Bu teknikte genellikle ana inşa malzemesi kullanıldığı
gibi farklı bir destek malzemesi de kullanılabilir.
İnşa sonrası destek malzemesi manuel olarak kırılıp
sökülebileceği gibi, kimyasal yolla veya ısıyla eritilerek
de asıl parçadan ayrılabilir.
|
Otoinşa
ile imalatın farklılığı ve avantajlarını gösteren çarpıcı
örnekler:
Bu
sayede klasik talaşlı imalat
yöntemleriyle üretilmesi çok zor ve hatta imkansız olan
geometriler çok kolayca ve otomatik olarak üretilebilir.
Mesela bir küp içinde bir küre veya hareketli parçalardan
oluşan bir mekanizma hiçbir ek yeri veya imalat sonrası
montaj gerektirmeden imal edilebilir. Sağdaki resimde,
12 dişli ve bir gövde olmak üzere toplam 13 parçadan oluşan
bir mekanizma görülmektedir. Dişlilerden herhangi birisi
döndürüldüğünde diğerleri de buna bağlı olarak dönmektedir.
Otoinşa teknolojisinin neler yapabileceğini göstermek
açısından güzel bir örnek olan bu mekanizma, bilgisayarla
tasarlandıktan sonra, çalışabilir halde ve tek seferde
(el değmeden) inşa edilmiş ve herhangi bir ek yeri veya
montaj ihtiyacı göstermemiştir!
Bu mekanizma, çevreleyici
destek malzemesi kullanan Cubital/SGC
teknolojisi ile üretimiştir. Yıllar sonra aynı mekanizma
Stratasys/FDM
teknolojisi ile de üretilmiştir.
|
Ayrıca,
tek parça içinde değişik kısımlarda farklı malzemeler
kullanılabilir ki asıl bu, otoinşa teknolojisinin ileriye
yönelik büyük bir potansiyelini teşkil etmektedir. Örneğin
plastik- metal karışımı parçalar imal edilebilir. Bu teknoloji
ile dış yüzeyi paslanmaz çelik iç kısımları da bakır olan
parçalar imal edilebilir. Sağdaki resim, otoinşa
teknolojisisinin bu özelliğinin ilk uygulamalarından birisini
göstermektedir. Dişleri arızalı olan bir hastanın tomografi
verisine bağlı olarak çene kemiği modeli üretilmiştir.
Dişlerin kemik içinde kalan kısımlarının da görünebilmesi
için inşa sırasında dişler ayrı bir renk ile imal edilmişlerdir.
Bu gibi modeller ameliyatı planlamakla sorumlu doktorlar
için çok yararlı olmaktadır. |
| Ana
Sayfa | Önceki Sayfa | Sonraki
Sayfa | |
|