Üç boyutlu yazıcıların döküm sektöründeki ilk adımları

Üç boyutlu yazıcılardan henüz haberi olmayan okuyucularımız için, ilk olarak üç boyutlu yazıcı ifadesiyle ne kastedildiğini açıklayarak bir giriş yapalım.

Üç boyutlu yazıcı teknolojisinin kısa tarifi

Talaşlı imalat gibi geleneksel yöntemlerle bir parça üretmek istediğinizde, üreteceğiniz parçadan daha büyük ebatlarda bir parçayı alıp, elde etmek istediğiniz geometriye sahip parça ortaya çıkana kadar işlemeniz gerekiyor. Tıpkı bir heykeltraşın bir taş kütlenin fazlalıklarını traşlayarak bir heykel ortaya çıkarması gibi.

Bir kütlenin fazlalıklarını traşlayarak son parçaya ulaştığımız çıkarmalı üretim anlayışından farklı olarak, son yıllarda eklemeli olarak tanımlanan yeni bir üretim şeklinin yavaş yavaş kendine yer bulmaya başladığını görüyoruz. Eklemeli tabirinden de anlaşılabileceği üzere, yukarıda tarif edilen çıkarmalı yöntemin aksine, bu yaklaşımda elde etmek istediğimiz parçayı, malzemeyi birbirine ekleyerek üretiyoruz.

Burada bir noktayı açığa kavuşturmakta fayda var: Bu yazıda kullandığımız şekliyle eklemeli üretim ifadesiyle (İngilizce: additive manufacturing) kaynak ya da lehim yönteminde yaptığımız tarzda bir birleştirmeden bahsetmiyoruz. Ortada herhangi bir parça olmadan sıfırdan başlayıp, malzemenin katman katman, üst üste yığılması sonucunda nihai parçanın ortaya çıktığı bir üretim yaklaşımını tarif etmek istiyoruz.

Eklemeli üretim yöntemleri, daima bilgisayar ortamında hazırlanan bir model ile başlıyor. Üretmek istediğiniz parçayı bilgisayar ortamında tasarladıktan sonra, bu dijital model, bilgisayar ortamında incecik katmanlar halinde doğranıyor. Eklemeli üretim yönteminde kullanılan üç boyutlu yazıcılar, işte bu noktada devreye giriyor. Üretilecek parçanın ince ince doğranmış hali bilgisayar ortamında oluştuktan sonra, üç boyutlu yazıcı adını verdiğimiz ve en basit şekliyle bir enjektör ve bir platformdan oluşan bu cihaz, bu katmanları istenen malzemeyi kullanarak teker teker platform üzerine yığmaya başlıyor. Bu incecik katmanların üst üste yığılması sonucunda, üretmek istediğiniz parça da ortaya çıkmış oluyor. Hem de nihai şekline sahip olarak ve herhangi bir işleme gerektirmeden.

Üç boyutlu yazıcıların döküm sektörüne girişi

Üç boyutlu yazıcıların ileride döküm ve talaşlı imalat gibi geleneksel üretim yollarının yerini alacağını iddia eden birçok makale olsa da, bu geçiş pek yakın bir gelecekte sağlanabilir gibi görünmüyor. Bunun birinci nedeni, günümüzde modern ve büyük bir dökümhane saatte 25-30 ton gibi üretim kapasitelerine ulaşabilirken, en yüksek teknolojiye sahip, seçmeli lazer sinterlemesi (selective laser sintering) yapabilen üç boyutlu yazıcılar bile bu değerin çok ama çok gerisinde kalıyorlar. Bu hız meselesi nedeniyle, üç boyutlu yazıcıların dökümhane ve çelikhaneler için bir tehdit unsuru olabilmesi yakın gelecekte pek mümkün görünmüyor.

Üç boyutlu yazıcılar metal yazdırma konusunda yavaş kalsa da, bu teknolojinin döküm sektörüne pek beklenmedik bir alandan giriş yapmaya başladığını görüyoruz: Model ve maça yapımı. Geleneksel olarak kullanılan yöntemlerde, maçanın sandıktan ya da modelin kalıp içinden rahatça çıkabilmesi gerektiği için, maçanın ya da yaptığımız kalıbın geometrisinde ister istemez bazı sınırlamalara maruz kalıyoruz. Üç boyutlu yazıcı teknolojisinde bu tür bir kısıtlama olmadığı için, çok daha karmaşık yapıya sahip kalıp ve maçaları bu yöntemle üretmek mümkün olabiliyor.

Bu teknolojinin, özellikle maça yapımı alanında öne çıkması bekleniyor: Çünkü tüm dökümcülerin bildiği gibi, kalıplara yerleştirilen maçaların zaman zaman oldukça karmaşık geometrilerde üretilmesi gerekebiliyor. Farklı maça sandıkları kullanarak parça parça bu maçaları üretmek yerine, tek bir seferde, belki de başka hiçbir şekilde üretemeyeceğiniz yapıdaki bir maçayı, üç boyutlu yazıcıların yardımıyla üretebiliyorsunuz.

Üç boyutlu yazıcı teknolojisinin sınırları

Bu yeni teknoloji her ne kadar oldukça umut verici görünse de, elbette kendine has bazı kısıtlamaları bulunuyor. Bunlardan en önemlisi, yukarıda da bahsettiğimiz hız problemi. Nispeten yavaş bir teknoloji olması nedeniyle, yüksek hacimde üretilmesi gereken maçalar için bu yöntemin (henüz) pek uygun olmadığını belirtmemiz gerekir.

Fakat bu tür bir üretimin yapıldığı dökümhanelerde bile, bu teknolojinin sağlayacağı faydalar bulunuyor. Örneğin yeni bir parçanın üretilmesi gerektiğinde, modelleri ve maça sandığını hazırlamaya başlamadan önce, farklı geometrik özelliklere sahip maçaların bu yöntemle önden üretilmesi ve gerekli testlerin yapılması, model ve sandık üretimi sonrasında karşılaşılacak problemlerin baştan engellenmesini sağlayabilir.

Maça geometrisinden kaynaklanan kısıtlamalar nedeniyle işleme gerektiren ve işleme maliyeti çok yüksek olan parçalarda da bu teknolojinin önemli bir avantaj sağlayacağını açıkça görebiliriz. Bu teknolojinin her ne kadar maça üretimi ve kalıplama için harcanan zamanı arttırma gibi bir eksi yönü olsa da, işleme için harcanacak zamanı azaltması ve dökümhanenin işleme masraflarını ve işlemede harcadığı zamanı azaltacak olması nedeniyle, bu noktada sorun yaşayan birçok dökümhaneye önemli bir avantaj sağlayacağını da söylememiz lazım.

---

Kaynaklar ve ek bilgiler

İçerik hazırlığında kullanılan tüm kaynakların listesi için bu bağlantıyı takip edebilirsiniz.

Yazan: Dr. Arda Çetin. (Dökümhane Akademi ekibi hakkında ayrıntılı bilgi için bu bağlantıyı takip edebilirsiniz.)