T · 2020. 9. 7. · PLASTİK ENJEKSİYON KALIP BASKISI DIù TİCARET LİMİTED ùİRKETİ’ne teekkür ederiz. Maddi ve manevi her türlü desteklerini bizden esirgemeyen AİLELERİMİZE

T.C

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

ÇİFT BAŞLI ÜÇ BOYUTLU YAZICI İMALATI İLE MEKANİK ÖZELLİKLERİ

İYİLEŞTİRİLMİŞ KOMPOZİT PARÇA ÜRETİMİ

BİTİRME ÇALIŞMASI

Abdulkadir BEDİR

Cenk ÇIRIKKA

Esger İSMAYİLOV

(I. ÖĞRETİM)

HAZİRAN 2018

TRABZON

T.C

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ



Abdulkadir BEDİR

Cenk ÇIRIKKA

Esger İSMAYİLOV

(I. ÖĞRETİM)

Jüri Üyeleri

Danışman: Doç. Dr. Recep GÜMRÜK ..................................

Üye : Doç.Dr. Hasan GEDİKLİ ..................................

Üye : Prof. Dr. HASAN SOFUOĞLU ..................................

Bölüm Başkanı: Prof. Dr. Burhan ÇUHADAROĞLU

HAZİRAN 2018

TRABZON

III

ÖNSÖZ

Bu çalışmanın planlanmasında, araştırılmasında, yürütülmesinde ve oluşumunda ilgi ve

desteğini esirgemeyen engin bilgi ve tecrübelerinden yararlandığımız yönlendirme ve

bilgilendirmeleriyle çalışmamızı bilimsel temeller ışığında şekillendiren Sayın Doç. Dr.

Recep GÜMRÜK’e sonsuz teşekkürlerimizi sunuyoruz.

Bu çalışmada 2209-B sanayiye yönelik bitirme tezi destekleme programı kapsamında

bize maddi destek sağlayan TÜBİTAK’a teşekkür ederiz.

Görüş ve önerilerinden yararlandığımız, ayrıca tasarım ve üretim aşamasında sayısız

yardımları olan Arş.Gör Altuğ UŞUN‟a teşekkür ederiz.

Çalışmamızın birçok aşamasında yardımlarını esirgemeyen BMP GRUP METAL ve

PLASTİK ENJEKSİYON KALIP BASKISI DIŞ TİCARET LİMİTED ŞİRKETİ’ne teşekkür

ederiz.

Maddi ve manevi her türlü desteklerini bizden esirgemeyen AİLELERİMİZE ve

Sevdiğimiz insanlara da tüm kalbimizle teşekkür ederiz.

Abdulkadir BEDİR

Cenk ÇIRIKKA

Esger İSMAYİLOV

Trabzon, 2018

IV

İÇİNDEKİLER

Sayfa No

ÖNSÖZ ........................................................................................................................... III

İÇİNDEKİLER ............................................................................................................... IV

ÖZET ............................................................................................................................. VII

SUMMARY ................................................................................................................. VIII

ŞEKİLLER DİZİNİ ........................................................................................................ IX

TABLOLAR DİZİNİ ..................................................................................................... XII

1.GENEL BİLGİLER ..................................................................................................... 13

1.1.Üç Boyutlu Yazıcı ................................................................................................. 13

1.2 Üç Boyutlu Yazıcıların Tarihsel Gelişimi ............................................................. 15

1.3 Üç Boyutlu Yazıcı Teknolojileri ........................................................................... 27

1.4. Üç Boyutlu Yazıcılarla Üretimde Kullanılan Malzemeler ................................... 33

1.5. Üç Boyutlu Yazıcıların Kullanım Alanları .......................................................... 37

1.5.1.Havacılık Sektöründe Üç boyutlu Yazıcılar ................................................... 37

1.5.2.Otomobil Sektöründe Üç Boyutlu Yazıcılar .................................................. 37

1.5.3. Eğitim Sektöründe Üç Boyutlu Yazıcılar ...................................................... 38

1.5.4. Tıp Alanında Üç Boyutlu Yazıcılar ............................................................... 39

1.5.5. Yemek Sektöründe Üç Boyutlu Yazıcılar ..................................................... 40

1.5.6. Uzay Sektöründe Üç Boyutlu Yazıcılar ........................................................ 41

1.5.7. Mimarlıkta Üç Boyutlu Yazıcılar .................................................................. 41

1.6. Üç Boyutlu Yazıcılarda Basılan Nesneler ............................................................ 42

1.7. Farklı Tasarım Seçenekleri Ve Seçim Kriterleri .................................................. 46

1.7.1. Prusa Tipi İ3 Tabla Isıtmalı ........................................................................... 46

1.7.2. Kartezyen Tipi 3 Boyutlu Yazıcı ................................................................... 47

1.7.3. Hypercube Tipi 3 Boyutlu Yazıcı .................................................................. 48

1.7.4. Seçim Kriterleri ............................................................................................. 49

V

1.8.Kompozit Parça Üretimi ....................................................................................... 49

1.9. Tasarımın Amacı, Hedefleri ve Özgünlüğü ......................................................... 50

1.10. Tasarımın Karşılayabileceği Gereksinimler ....................................................... 51

1.11. Tasarımda İzlenen Yol ....................................................................................... 52

2.YAPILAN ÇALIŞMALAR ......................................................................................... 53

2.1.Çift Başlı Kartezyen Tipi Üç Boyutlu Yazıcı Tasarımı ve Prototipi .................... 53

2.2. Endüstriyel Boyutlarda Üç Boyutlu Yazıcının Gövde İnşası .............................. 55

2.3. Üç Boyutlu Yazıcı Hareket Eksenleri Montajı .................................................... 56

2.3.1. Y-Hareket Ekseni Montajı ............................................................................. 56

2.3.2. X-Hareket Ekseni Montajı ............................................................................. 57

2.3.3. Z-Hareket Ekseni Montajı ............................................................................. 58

2.4. Üç Boyutlu Yazıcı Nozul (Isıtıcı Uç) ve Ekstruder Montajı ................................ 58

2.5. Baskı Tablasının Montajı ..................................................................................... 59

2.6. Endüstriyel Boyutlarda Üç Boyutlu Yazıcı Prototipi Genel Montajı .................. 60

2.7. Üç Boyutlu Yazıcı Prototipi Kontrol Ünitesi Kurulumu ..................................... 61

2.7.1. NEMA 17 Adım Motor Ve Arduino Ramps Bağlantısı ................................ 62

2.7.2. Güç Kaynağı Bağlantısı ve Arduino Ramps Bağlantısı ................................ 63

2.7.3. Isıtıcı Nozul Uç (Hot end) ve Arduino Ramps Bağlantısı ............................. 63

2.7.4. Limit Siviçler (Endstop) ve Arduino Ramps Bağlantısı ................................ 64

2.7.5. LCD Kontrol Ekranı ve Arduino Ramps Bağlantısı ...................................... 65

2.8. Üç Boyutlu Nesne Dilimleme Programı – Cura .................................................. 66

2.9. Üç Boyutlu Yazıcı Baskı Ölçüsü Kalibrasyon Testi ............................................ 70

2.10.Üç Boyutlu Yazıcı Hız Testleri ........................................................................... 71

2.11.Çekme Testleri .................................................................................................... 72

3.DENEYSEL BULGULAR ve TARTIŞMALAR ........................................................ 75

4.SONUÇLAR ................................................................................................................ 87

5.ÖNERİLER .................................................................................................................. 89

VI

6.KAYNAKLAR ............................................................................................................ 91

VII

ÖZET



Bu çalışmada endüstriyel boyutlarda, kartezyen tipi ve FDM (Eriyik Yığma

Modelleme) yöntemi ile çalışan çift başlı üç boyutlu (3B) yazıcı imalatı ve mekanik

özellikleri iyileştirilmiş olan kompozit yapıya sahip parça üretimi gerçekleştirilmiştir.

Yazıcıda kullanılacak olan birinci ekstruder ile standart polimer filamentler basılırken,

ikinci ekstruder ile basılan parça içerisine farklı kimyasal özelliklere sahip malzemeler

doldurulmuştur. Bunun sonucunda daha üstün mekanik özellikli (hafif, dayanımlı, esnek, vb.)

kompozit ürünler elde edildi. Bu ürünler çekme testine tabi tutularak elde edilen baskının

mekanik test sonuçları irdelendi.

3B yazıcının genel boyutları 910x763x795 mm ve yazdırma boyutları 650x500x400

mm dir. Büyük baskı boyutları sayesinde büyük parçalar basılabilir. Isıtıcı tabla ile X 200 mm

ve Y 200 mm’lik alan homojen bir şekilde ısıtılmaktadır. Isıtılmış bölgede ABS (Akrilonitril

Bütadiyen Stiren) baskı alınabilir. Bunun yanı sıra PLA (Poli Laktik Asit) baskısı alınırken

ısıtma gerekmediği için X ekseninde 650 mm ve Y ekseninde 500 mm ve Z ekseninde

400mm’lik bir alanda PLA basılabilir.

Anahtar Kelimeler: 3 Boyutlu Yazıcı, Endüstriyel Boyut, Çift Başlı Ekstruder,

Kompozit Baskı, Eklemeli Üretim

VIII

SUMMARY

MANUFACTURING OF COMPOSITE MATERIALS WITH IMPROVED

MECHANICAL PROPERTIES VIA DOUBLE HEADED 3D PRİNTER

This study investigates the production of double-headed three-dimensional (3D)

printers, which operates by using Cartesian type and FDM (Fused Deposition Modeling)

method in an industrial scale, will be produced.

While the first extruder is printing standard polymer filaments, with the second extruder

which is filled with materials having different chemical properties is extruded to the part. As a

result, parts with superior mechanical properties (light, durable, flexible, etc.) composite

products were obtained. Printed product was subjected to mechanical tensile test and the

mechanical test results was obtained and discussed.

The overall size of the 3D printer is thought to be 910x763x795 mm and printing

dimensions will be 650x500x400 mm. Large parts can be printed because of to the large print

size. The heating table is intended to heat the area of X 200 mm and Y 200 mm

homogeneously. In this way, a field ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) printing on X 200

mm and Y 200 mm can be obtained. In addition, PLA (Poly Lactic Acid) printing can be

printed on an area in X axis 650 mm, in Y axis 500 mm and in Z axis 400 mm since heating is

not necessary..

Key Words: 3 Dimension Printer, Industrial Size, Double Head Extruder, Composite

Printing, Articulated Production

IX

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa No

Şekil 1. 3D Systems SLA .............................................................................................. 15

Şekil 2. 3D Systems SLA 250 ....................................................................................... 16

Şekil 3. DTM ................................................................................................................. 17

Şekil 4. LOM sistemi ..................................................................................................... 17

Şekil 5. DTM SinterStation 2000 .................................................................................. 18

Şekil 6. Actua 2100 ........................................................................................................ 19

Şekil 7. Bioprinter .......................................................................................................... 19

Şekil 8. Kulak dokusu .................................................................................................... 20

Şekil 9. Dimension SST ................................................................................................. 21

Şekil 10. Spectrum Z510 ............................................................................................... 21

Şekil 11. Z450 ................................................................................................................ 22

Şekil 12. Darwin ve Thingiverse ................................................................................... 22

Şekil 13. Mendel ............................................................................................................ 23

Şekil 14. Urbee .............................................................................................................. 23

Şekil 15. Çikolata basan üç boyutlu yazıcı .................................................................... 24

Şekil 16. Çift nozullu üç boyutlu yazıcı ........................................................................ 24

Şekil 17. Amazon 3D Store ........................................................................................... 25

Şekil 18. Beton ev yapımı .............................................................................................. 26

Şekil 19. 6-Eksenli robotik 3D yazıcı ............................................................................ 26

Şekil 20. Titomic metal yazıcısı ..................................................................................... 27

Şekil 21. Material Extrusion .......................................................................................... 28

Şekil 22. Material Jetting ............................................................................................... 29

Şekil 23. Binder Jetting .................................................................................................. 30

Şekil 24. Sheet Lamination ............................................................................................ 30

Şekil 25. Vat Photopolymerization ................................................................................ 31

Şekil 26. Powder Bed Fusion ......................................................................................... 32

Şekil 27. Directed Energy Deposition ........................................................................... 32

Şekil 28. Jet Motoru prototipi ........................................................................................ 37

Şekil 29. Otomobil sektöründe üç boyutlu yazıcı kullanımı .......................................... 38

Şekil 30. Eğitim sektöründe üç boyutlu yazıcı .............................................................. 39

Şekil 31. Tıp alanında üç boyutlu yazıcı kullanımı ........................................................ 40

Şekil 32. Yemek sektöründe üç boyutlu yazıcı kullanımı ............................................. 41

X

Şekil 33. Uzay sektöründe üç boyutlu yazıcı kullanımı ............................................... 41

Şekil 34. Mimarlıkta yazıcı kullanımı ........................................................................... 42

Şekil 35. Soreq’in enerji geçiren ayakkabı tasarımı ...................................................... 43

Şekil 36. Nex Balance tarafından üretilmiş ayakkabı tabanı ......................................... 44

Şekil 37. Deniz Karaşahin tarafından tasarlanan ‘Osteoid’ ........................................... 45

Şekil 38. Osteoid ve LIPUS Cihazı ............................................................................... 45

Şekil 39. Prusa İ3 tipi tabla ısıtmalı üç boyutlu yazıcı .................................................. 46

Şekil 40. Kartezyen tipi üç boyutlu yazıcı ..................................................................... 47

Şekil 41. Hypercupe üç boyutlu yazıcı .......................................................................... 48

Şekil 42. Karbon Fiber Takviyeli kompozit parça üretimi ............................................ 50

Şekil 43. 3B yazıcının genel ölçüleri .............................................................................. 53

Şekil 44. Tasarlanan endüstriyel 3b yazıcının Solidworks ortamındaki perspektif

görünüşü .......................................................................................................................... 54

Şekil 45. Sigma profillerin montajlanması ile oluşan gövde. ......................................... 56

Şekil 46. Titreşim önleyici ayaklar ................................................................................. 56

Şekil 47. Mil tutucu ve Y ekseni kılavuz mil montajı. ................................................... 57

Şekil 48. Mil tutucu ve X ekseni kılavuz mil montajı. ................................................... 57

Şekil 49. Kayış gerdirme aparatı ..................................................................................... 58

Şekil 50. Eksturderli filament transfer sistemi ................................................................ 59

Şekil 51. Çift başlı endüstriyel boyutlu 3B yazıcı prototipinin son hali ......................... 60

Şekil 52. Endüstriyel boyutlarda çift başlı yazıcı elektronik aksam görünümü. ............ 61

Şekil 53. NEMA 17 adım motoru ve ramps kartı bağlantı şeması ................................. 62

Şekil 54. Pololu DRV8825 adım motor sürücü özellikleri ............................................. 62

Şekil 55. Güç kaynağı bağlantısı ve arduino ramps bağlantısı ....................................... 63

Şekil 56. Arduino Ramps ve Nozul Uçlar Bağlantı Şeması. .......................................... 64

Şekil 57. Arduino ramps ve limit siviç bağlantıları ........................................................ 65

Şekil 58. Arduino ramps kartı ve 12864 LCD Ekran bağlantı şekli. .............................. 66

Şekil 59. Cura programı ara yüzü ................................................................................... 66

Şekil 60. STL uzantılı dosyayı yükleme ......................................................................... 67

Şekil 61. Çekme testi uygulanacak ürün modeli ............................................................. 67

Şekil 62. Cura yazdırma temel ayarları........................................................................... 68

Şekil 63. Curada g-code ayarları ..................................................................................... 69

Şekil 64. Kalibrasyon test numuneleri ............................................................................ 70

Şekil 65. Farklı baskı hızlarına göre numuneler; ........................................................... 71

XI

Şekil 66. Çekme test cihazının resmi .............................................................................. 72

Şekil 67. Deney çubuklarının deney test cihazına bağlanmış görüntüsü; ....................... 73

Şekil 68. Standart çekme numunesi boyutları [mm] ....................................................... 74

Şekil 69. %100 Doluluk oranlarında cura engine ile dilimlenmiş deney numuneleri baskı

yönelimleri 0º .................................................................................................................. 74

Şekil 70. Saf PLA için farklı nozul uçlarında üretilen parçaların çekme grafikleri ...... 76

Şekil 71. Farklı nozul uçlarına göre saf planın iç yapı değişimi ve kopma resimleri; .... 77

Şekil 72. Kırpılmış PLA dan üretilen numunelerin farklı nozul çaplarında çekme deneyi

sonuc oluşan çekme eğrileri ............................................................................................ 79

Şekil 73. Çekme deneyi yapılmış kırpılmış pla ların iç yapı ve numune resimleri ........ 80

Şekil 74. Farklı sıcaklıklar KIRPILMIŞ PLA nın iç yapı ve kopma resimleri ............... 82

Şekil 75. Farklı sıcaklıklar KIRPILMIŞ PLA nın iç yapı ve kopma resimleri ............... 83

Şekil 76. Saf PLA baskı yönelim açılarının karşılaştırılması ........................................ 84

Şekil 77. Farklı ekstruder sıcaklıklarında üretilen parçaların çekme testi sonucu elde

edilen değerleri ............................................................................................................... 84

XII

TABLOLAR DİZİNİ

Sayfa No

Tablo 1. Prusa İ3 Tipi Üç Boyutlu Yazıcı Teknik Özellikleri. ....................................... 47

Tablo 2. Kartezyen Tipi Üç Boyutlu Teknik Özellikleri ................................................ 48

Tablo 3. Hypercube Üç Boyutlu Yazıcı Teknik Özellikleri. .......................................... 48

Tablo 4. Şekil-44’deki Numaralandırılmış Parça İsimleri .............................................. 54

Tablo 5. Üç boyutlu yazıcı gövdesi için kullanılan profil ölçüleri. ................................ 55

Tablo 6. Üç Boyutlu Yazıcı Baskı Ölçüleri Doğruluk Hata Payı Tablosu ..................... 70

Tablo 7. Deney Numuneleri Malzemeleri. ..................................................................... 73

Tablo 8.Farklı Nozul Çaplarının Saf PLA Filamenti Üzerindeki Etkisinin Sonuçları . 78

Tablo 9. Farklı Nozul Çaplarının Kırpılmış PLA Filamenti Üzerindeki Etkisinin

Sonuçları ......................................................................................................................... 81

Tablo 10. Farklı Sıcaklarda Üretilen Kırpılmış PLA Sonuçları ..................................... 85

Tablo 11. Optimum Yazdırma Parametreleri ................................................................. 86

13

1.GENEL BİLGİLER

1.1.Üç Boyutlu Yazıcı

Üç boyutlu baskı teknolojisinin 1980’li yıllarda boy göstermesinin ardından,

günümüzde birçok alanda kullanılmaya başlamıştır. Yeni raporların gösterdiğine göre, üç

boyutlu yazıcılar ile yapılanlar çocuklar için yapay uzuvlar, bir bebek için soluk borusu

implantı, CAT bilgilerinden anatomik organlar, uzayda yiyecek, arabalar ve hatta silah

üretimi gibi alanları da kapsamaktadır. Google trendlerine göre üç boyutlu yazıcılar hakkında

yapılan araştırmalarda 2010’dan 2014 yılına kadar büyük bir artış olmuştur. Ayrıca üç boyutlu

yazıcılar, üretim sektörü açısından yıkıcı teknoloji (disruptive technology) olarak

sınıflandırılmıştır. Bunun en büyük nedeni ise insanların ihtiyaç duydukları şeyleri bir

firmadan satın almak yerine daha düşük maliyetlere evinde ya da iş yerinde üretebiliyor

olması olacaktır [1].

Eklemeli üretim (Additive Manufacturing [AM]), üç boyutlu bir model verisinin

genellikle katman katman materyallerin bir araya gelme işlemidir. Ayrıca bu işlem, hızlı

üretim (rapid manufacturing) ya da hızlı prototipleme (rapid prototyping) olarak da bilinir.

Geleneksel üretim tekniklerinin aksine, makinada işleme ya da presleme gibi ürün imalatı

sırasında daha büyük bir materyalden asıl ürünü elde etmek için materyallerin bir kısmını

uzaklaştırmak yerine eklemeli üretim, ürünün son şeklini malzeme ekleyerek oluşturur.

Böylelikle verimli bir ham madde kullanımı sağlanırken istenilen geometrik hassasiyetlere

ulaşılmaya çalışılırken de minimum malzeme kaybı meydana gelir [2].

Eklemeli üretim (AM) yöntemiyle birlikte, bilgisayar ortamında tasarlanmış üç boyutlu

katı bir model dışardan ek bir sabitlemeye ya da kesici bir araç kullanmaya gerek kalmadan

direkt olarak son ürün haline getirilmektedir. Bu durum, normalde üretilebilmesi için

üzerinden malzeme oyulması ya da kesilmesi gereken karmaşık geometrilere sahip ürünlerin

oluşturulmasına olanak sağlamaktadır. Eklemeli üretim, aynı zamanda çevre dostu ürün

tasarımlarını mümkün kılar. Geleneksel üretim yöntemlerinin aksine eklemeli üretimin

esnekliği, üreticiler için yalın üretime olanak sağlarken malzeme israfının da önüne

geçilmesini sağlar. Ek olarak, karmaşık geometriye sahip bir ürünün parçalarının, geleneksel

yöntemlerle ancak ayrı ayrı üretilebilmesinin yerine, eklemeli üretim sayesinde ürünün tüm

14

parçaları bir arada ve bir bütün olarak üretilebilmesi mümkün olur. Üstelik, eklemeli üretimle

oluşturulabilen topolojik olarak optimize edilmiş tasarımlar ürünün fonksiyonelliğini arttırır

böylece operasyon için gerekli enerji miktarı azalır, az ölçüde yakıt ve doğal kaynakların

tüketilmesine neden olur [2].

Eklemeli üretim teknolojisinin gelişmesi 1980’li yıllarda başladı. O zamandan bu yana

önemli bir gelişim gösteren bu teknolojisinin, geniş alanda sağladığı yararlarla birlikte üretim

endüstrisinde devrim yapacağına dair beklentiler oluştu. Bu yararlardan bazıları aşağıdaki gibi

sıralanabilir,

- Sağlık ürünleri, bireysel müşterilerin ihtiyaçlarına göre özelleştirildi. Böylelikle

popülasyonun refah seviyesinin önemli ölçüde gelişeceği umut edildi.

- Ham madde kullanımını ve enerji tüketimini azalttı, bu durum çevresel sürekliliğe

katkı sağlayan anahtar faktör oldu.

- Üretim sektöründe, tedarik zincirinin yeniden şekillenmesi için bir fırsat oluşturdu ve

daha az kaynak kullanarak tüketicilere daha hızlı ve ucuz ürünlerin ulaşmasını sağladı [3].

Eklemeli üretim (AM) teknolojisi üç temel adımı içermektedir:

1. Bir model ya da parça Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing

(CAD/CAM) sisteminde modellenir. Fiziksel ürünü oluşturacak olan model, tartışmasız bir

şekilde kapalı yüzeylerle temsil edilmeli ve bir hacmi olmalıdır. Bu demek oluyor ki modelin

datası iç, dış ve sınır çizgileri belirtecek içeriğe sahip olmalıdır. Eğer modelleme tekniği katı

modellemeyse bu gereksinim gereksizdir. Kullanılan program eğer katı modelleme

programıysa da modele otomatik olarak bir kapalı hacim verecektir. Tüm bu gereksinimler,

yatay kesit alanların kapalı eğriler içinde kalmasını garantileyerek RP ile katı bir objenin

oluşmasına olanak sağlar.

2. Katı ya da yüzey modeli CAD/CAM ile oluşturulduktan sonra kökeni 3D Systems’a

dayanan dosya formatı olan “STL” (StereoLithography) olarak kaydedilir. STL formatı,

yüzeyleri poligonlara yakınsar. Çok kıvrımlı yüzeyler çok fazla poligon içerir, bu da demek

oluyor ki kıvrımlı bu tip parçalar için olan STL dosyaları çok büyük olacaktır. Fakat bazı RP

sistemleri, IGES (Initial Graphics Exchange Specifications) isimli formatı da kabul eder ki bu

daha doğru oranlarda ‘tat’ sağlar.

15

3. Bir bilgisayar programı, modeli tanımlayan STL formatındaki dosyayı analiz eder ve

üretim için kesit alanlar halinde ‘dilimler’. Bu kesit alanlar, sistematik olarak sıvı ya da toz

halindeki ham maddenin katılaştırılması ve bir araya gelmesiyle fiziksel olarak üç boyutlu

modeli meydana getirir [4].

1.2 Üç Boyutlu Yazıcıların Tarihsel Gelişimi

1983: Charles Chuck Hulls, CAD/CAM dosyalarını katı objelere dönüştürebildiği ve

adını kendi verdiği teknoloji olan ‘Stereolithography’yı (SLA) icat eder. SLA, ultraviyole bir

lazer kaynağının sıvı haldeki fotopolimerik reçineyi katman katman kürleyerek katılaştırması

işlemidir. Böylelikle ‘eklemeli üretim’ diğer isimleriyle ‘hızlı prototipleme’ ve ‘üç boyutlu

baskı’ doğmuş oldu [5].

1986: Selecetive Laser Sintering (SLS), toz haldeki ham maddenin yüksek güçlü bir

lazer tarafından eritilerek katman katman bir araya getirildiği bir üç boyutlu baskı

teknolojisidir. SLS, Carl Deckard ve Joe Beamsn tarafından Texas Üniversitesi makine

mühendisliği bölümünde geliştirilmiştir. Deckard ve Beaman bu teknolojiyi ticarileştirmek

için Nova Automation’ı kurmuşlardır. Bu sırada 3D Systems ilk ticari yazıcıları olan SLA-1’i

piyasaya sürmüştür [6].

1988: İlk ticari başarıyı yakalamış SLA 250, 3D Systems tarafından üretildi. 1,64 metre

boyunda büyük bir panele sahip yazıcının üretim hacmi 25 cm3 ‘tür ve 187 bin dolar civarında

Şekil 1. 3D Systems SLA [6]

16

bir satış fiyatında piyasaya çıkmıştır. Yıllık bakım ücreti 36 bin dolar civarında iken lazer

değişimi olmazsa 20 bin dolar civarında olmuştur [7].

Üçboyutlu baskı dünyasındaki bir diğer önemli gelişme de Scott Crump’ın ‘Fused

Deposition Modelling (FDM)’ isimli, günümüzde en çok kullanılan üç boyutlu baskı

teknolojisini bulmasıdır. Bu teknoloji termoplastik malzemeyi eriterek STL dosyalarına göre

katman katman bir araya getirmesiyle çalışmaktadır. ABS ve PLA gibi birçok termoplastik

kullanılmaktadır. Baskı sırasında genellikle sökülebilir destek malzemesi kullanımı

gerekmektedir [8].

1989: FDM teknolojisinin mucidi Scott Crump eşi Lisa’yla birlikte Stratasys’i

kurmuştur. 2014 Temmuz verilerine göre, Stratasys pazarda 52 milyon dolarlık bir hacme

sahiptir [8].

1990: İlk olarak ticarileştirilen SLS tipi olan üç boyutlu yazıcı ‘The DTM’ piyasaya

sürüldü ancak 4 adet üretilmesine rağmen hiçbiri satılamadı. Bunun nedeni 300.000 – 400.000

dolar civarındaki fiyat aralığı olabileceği düşünülmüştür [6].

Şekil 2. 3D Systems SLA 250 [8]

17

Şekil 3. DTM [6]

1991: Helisys, ‘Laminated Object Manufacturing’ (LOM) adını verdikleri üç boyutlu

baskı teknolojisini geliştirmiştir. Bu teknoloji, plastik ya da metal kâğıt katmanlarının dijital

olarak yönlendirilmiş bir lazerin kesmesi ve ardından yüksek ısılı bir merdanenin yeni kâğıt

katmanını bir öncekinin üstüne eklemesiyle çalışmaktadır. Helisys LOM-1015 isimli ürünü 85

bin dolardan, daha büyük boyutu olan LOM -2030’u ise 140 bin dolardan piyasaya sürmüştür

[9].

Şekil 4. LOM sistemi [9]

1992: Stratasys 3D Modeler ilk ticari FDM tipi üç boyutlu yazıcı olarak piyasaya

sürülmüştür. Fiyatı 130 bin dolar olarak belirlenmişken yazılım ve iş istasyonuyla birlikte 178

bin dolara yükselmiştir. 3D Modeller için üretilen bir makara filamentin fiyatı ise 350 dolar

olarak satışa sunulmuştur [10].

18

Dördüncü jenerasyon olarak SLS teknolojisiyle çalışan DTM SinterStation 2000, DTM

tarafından tasarlanıp üretildi ve yüksek fiyatlarına rağmen ticari başarı sağladı. Bir

SinterStation 2000’in fiyatı, bir baskı malzemesiyle birlikte 397 bin dolar olarak

belirlenmiştir. Bir SinterStation 2000’in üretim hacmi 13 inçlik çapı olan bir silindirden

oluşmuştur [6].

Şekil 5. DTM SinterStation 2000 [6]

1993: MIT, 3DP adını verdiklerin üç boyutlu baskı teknolojisini icat etmiştir. Bu

teknoloji, seramik tozlarının ince bir katman halinde serilmesinin ardından bir bağlayıcının jet

sistemi ile püskürtülerek seramik tozlarının katman katman bir araya getirilmesiyle

katılaşmasını sağlamaktadır. Bu sistemin avantajı, SLS sistemindeki gibi destek malzemesine

ihtiyaç duymamasıdır çünkü üretilen parça baskı sırasında içinde bulunduğu toz granüller

arasında desteklenmektedir. MIT, lisansını birçok firmaya satmıştır bunlar arasında Z

Corporation da vardır [11].

1996: İlk ink jet teknolojiyle çalışan üç boyutlu yazıcı ‘The Actua 2100’ 3D Systems

tarafından geliştirilmiştir. Metal döküm için kullanılmak üzere mum tipi bir malzemenin

katman katman bir araya getirilmesiyle çalışmaktadır. Açılış fiyatı 65 bin dolar civarında

olmuştur. Z Corporation adlı firma ise MIT’den satın aldığı lisans hakkıyla birlikte ink jet

teknolojisiyle çalışan Z402 üç boyutlu yazıcıyı piyasaya sürmüştür. Z402, nişasta ve sıva

malzemesine benzer tipteki toz haldeki malzemeleri su bazlı bir yapıştırıcıyla katman katman

bir araya getirerek çalışmaktadır. 2012 yılında Z Corporation, 3D Systems tarafından 135,5

milyon dolara satın alındı [12].

19

Şekil 6. Actua 2100 [12]

1997: 3D Sytems, EOS GmBH isimli avrupadaki en büyük rakibi olan alman

şirketinden satılmakta olan SLA tipi üç boyutlu yazıcının satın alma haklarını 3,25 milyon

dolara devralmıştır [13].

1999: Ayrıca bio printing alanında Anthony Atala, laboratuvar ortamında geliştirdikleri

implant bir idrar torbasını hastaya naklettiler. Organ, üç boyutlu baskıyla üretilmiş bir

iskeleye idrar torbası hücrelerinin ekilmesiyle oluşturulmuştur. Organın hastaya

nakledilmesinden sonra herhangi bir reddedilme durumu yaşanmamıştır ve operasyon başarılı

bir şekilde gerçekleşmiştir [14].

Şekil 7. Bioprinter [14]

2000: İsrail kökenli bir firma olan Object Technologies, ink jet teknolojisiyle çalışan üç

boyutlu yazıcı Quadra’yı geliştirdiler. Dört baskı kafasıyla malzemenin püskürtüldüğü 1,535

nozzle ile birlikte fotopolimer haldeki malzemeyi Ultraviyole ışınla kürleyerek katılaştırması

işlemini yapmaktadır. Orijinal modeli daha sonra geliştirilen bir üst versiyonu olan Quadra

Tempo takip etmiştir [15].

20

2001: SLS teknolojisinin öncüsü olan DTM, 3D Systems tarafından 40,3 milyon dolara

satın alınmıştır. Bu sırada 3D Systems, inkjet, termojet ve SLA tipi olmak üzere fiyat aralığı

49 bin dolardan 799 bin dolara kadar değişen bir aralığa sahip üç boyutlu yazıcıları piyasaya

sürüyordu. Aynı yıl içerisinde 3D Systems, bir Fransız firması olan Optoform ile İsviçreli bir

firma olan RPC’yi de satın almıştır.

2002: Wake Forest üniversitesi böbrek hücrelerinin, biyo materyal destekleriyle

oluşturulmasını sağlayan bir üç boyutlu yazıcı geliştirmiştir. Bu deneysel makine aynı

zamanda kulak doku örneğini oluşturmak için de kullanılmıştır. Bu modelin çıktısı, üç

boyutlu yazıcılardan katman katman oluşturulabilecek bir üç boyutlu organ prototipi için

örnek olmuştur [16].

Şekil 8. Kulak dokusu [16]

2004: Stratasys, 2002 Dimension’ın üst modeli olarak geliştirdikleri The Dimension

SST adlı üç boyutlu yazıcıyı piyasaya sürmüştür. Geliştirdikleri yazıcıda, çözünebilir destek

malzemesinin otomatik olarak sökülebildiği bir sistem tasarlamışlardır. Bu sistem daha

karmaşık geometrilere sahip modellerin ve prototiplerin üretilebilmesine imkân sağlamıştır.

The Dimension SST’nin fiyatı ise 34.900 dolar olarak belirlenmişti.

21

Şekil 9. Dimension SST [17]

2005: Z Corporation, ilk yüksek çözünürlüklü renkli üretim yapabilen Spectrum Z510

adını verdikleri üç boyutlu yazıcıyı geliştirdi. Düşük üretim maliyetlerine sahip olan Z510,

kendi sınıfında en büyük üretim hacmine sahip olarak (25,4cm*35,6cm*20,3cm) geliştirilmiş

yüzey kalitesiyle birlikte 49.900 dolardan piyasaya sürülmüştür [17].

Şekil 10. Spectrum Z510 [17]

RepRap (Replicating Rapid Prototyper) adıyla bilinen açık kaynak projesi UK Bath

Üniversitesinden makine mühendisliği departmanı öğretim görevlisi Dr. Adrian Bowyer

tarafından kurulmuştur. Bu projenin amacı kendi parçalarını da basabilen böylelikle kendi

taklidini oluşturabilen bir FFF (Fused Filament Fabrication) tipi üç boyutlu yazıcı üretmektir.

FFF yasal gerekçelerden dolayı Stratasys’in keşfettiği FDM (Fused Deposition Modelling)

işlemi ismine alternatif olarak üretilmiş bir isimdir [18].

2007: Z Corporation, Z450 adını verdikleri ve 40 bin doların altına piyasaya sürülen ilk

renkli üç boyutlu yazıcıyı geliştirmiştir. Ayrıca üretim hızı kendi sınıfındakilere göre oldukça

22

yüksektir, günler boyunca üretilecek bir ürünü saatler içinde üretebildiği öne sürülmüştür.

Geliştirilmiş Zprint yazılımı sayesinde makinenin LCD panelinde eş zamanlı olarak

kullanılmakta olan toz malzeme, yapıştırıcı ve mürekkep miktarını izlemek mümkün hale

getirilmiştir. Z450’nin üretim hacmi 20,3cm*25,4cm*20,3cm olarak tasarlanmıştır [19].

Şekil 11. Z450 [19]

2008: İlk RepRap projesi sonucu olan ‘kendi taklidini yapabilen’ Darwin isimli üç

boyutlu yazıcı üretildi. Tüm modeller, devrimci biyolojistlerin isimleriyle adlandırıldı.

Darwin, kendi parçalarının %50sini üretebiliyordu [20]. Diğer taraftan, üç boyutlu yazıcı

üreticisi olan Makerbot tarafından ‘Thingiverse’ isimli üç boyutlu baskı sürecine hizmet

edecek bir web sitesi kuruldu. Thingiverse, üç boyutlu katı modellerin hardware

tasarımlarının açık kaynak olarak ücretsiz bir şekilde sunulduğu bir platform oldu.

Wikipedia’ya göre 19 Temmuz 2014’e kadar 400 bin model indirildi [21].

Şekil 12. Darwin ve Thingiverse [20, 21]

2009: RepRap projesinden ilham alan MakerBot şirketi, üç boyutlu yazıcı kitlerini

(demonte haldeki yazıcı parçaları) üretmeye ve satmaya başladı. İlk ürünlerinin tüm fiziksel

23

parçaları Thingiverse üzerinde açık kaynak olarak ulaşılabilir bir konumdaydı. 2013 haziranda

Stratasys, MakerBot ve Thigiverse’i satın aldı [22]. Diğer taraftan RepRap 2.0 projesi olarak,

‘Mendel’ isimli üç boyutlu yazıcı üretildi. Tasarımda geliştirilen noktalar, daha büyük bir

üretim hacmi, z eksenindeki tutukluğu giderecek sabit bir tasarım, kolay monte edilebilir

parçalar, hafif ve taşınabilir olmasıdır [23].

Şekil 13. Mendel [23]

2010: Gövdesi üç boyutlu yazıcıdan üretilmiş Urbee isimli prototip araba geliştirilmiştir.

Tüm dış aksamları, 3D Systems tarafından geliştirilen RedEye on Demand servis sisteminden

elde edilerek ABS malzemesi kullanılarak üretilmiştir [24]. Diğer taraftan bir ilaç firması olan

Organovo tarafından ilk bio printed kan hücreleri oluşturulmuştur. NovoGen teknolojisi adını

verdikleri sistemi Missoriu Colombia üniversitesinden prof. Gabor Forgacs geliştirmiştir [25].

Şekil 14. Urbee [25]

2011: Exeter ve Brunel üniversitelerinin önderliğinde, yazılım geliştirici Declam ile

birlikte üç boyutlu baskı teknolojisi olan ink jet ilk defa çikolata malzemesi için kullanıldı.

24

Çikolatanın basılması, hassas ısıtma ve soğutma döngülerini gerektirmektedir. Bu sistem de

araştırma takımının bu işleme özel yeni geliştirdiği bir sistemle gerçekleştirildi [26].

Şekil 15. Çikolata basan üç boyutlu yazıcı [26]

Diğer taraftan SouthHampton üniversitesinden mühendisler, ilk üç boyutlu baskıyla

üretilmiş SULSA adını verdikleri uçağı tasarladı ve uçurmayı başardı. Tüm yapı, kanatlar, iç

kontrol yüzeyleri EOS EOSINT P 730 tarafından naylon malzeme kullanılarak üretildi. Farklı

parçaları monte edebilmek için ayrı araç gereçlere ihtiyaç duyulmamıştır [27].

Şekil 16. Çift nozullu üç boyutlu yazıcı [27]

2012: Üç boyutlu yazıcı üreticisi olan Z Corporation ve medikal/dental ürünler

tasarlayan Vidar Systems, 3D Systems tarafından 135,5 milyon dolara satın alındı. [28]. Diğer

taraftan dünyanın ilk üç boyutlu baskıyla üretilmiş alt çene implantı Belçikalı bir firma olan

LayerWise ile üretildi. Yüksek hassasiyette bir lazerin metal toz partikülleri eriterek bir araya

getirmesiyle oluşturulan parça, üç boyutlu yazıcıda katmanların başarılı bir şekilde

sıralanmasıyla başarılı bir şekilde meydana getirmiştir [29].

25

Diğer taraftan FDM teknolojisinin geliştiricisi Stratasys ve polyjet teknolojisinin

geliştiricisi olan Objet Geometries birleşmeye karar vererek 1,4 milyar dolar değerinde bir

şirket ortaklığına gitmişlerdir [30].

2014: Dijital dişçilik sektörü üç boyutlu baskı dünyasından giderek popülerleşmeye

başlamıştır. Stratasys’Object bu alanda da öne çıkan firma olmuştur. Geliştirilen yeni bir

materyal olan VeroGlaze, A2 dişlerinin doğal renginde ve görünümünde olmasını sağlamıştır.

Stratasys’Object, dişçilik odaklı üç boyutlu yazıcıları da piyasaya sürmeye başlamıştır

bunlardan bazıları Object EdenV ve OrthoDesk ailesindendir [30].

28 Temmuz 2014’te Amazon, üç boyutlu baskı sektöründe önemli bir yer kaplayacak

‘3d printing store’ adını verdikleri üç boyutlu baskı dükkanını web üzerinde açtı. Belirli

sayıda ve çeşitte ürün aralığına sahip firma, Sculpteo, 3DLT ve Mixee Labs partnerleriyle

birlikte müşterilerin taleplerini karşılamaktadırlar. [31].

Şekil 17. Amazon 3D Store [31]

2015: Çinli bir inşaat firması ise 3D Yazıcı ile 2 büyük bina üreterek teknolojiyi bir

sonraki adıma taşıdı. WinSun Dekorasyon ve Mühendislik Şirketine göre yapıların 3D Yazıcı

ile üretilmesi için geri dönüştürülmüş beton kullandı. 1100 metrekare olan bina fabrikada

26

üretildikten sonra birleştirilmek üzere binanın kurulacağı yere taşındı. Uzunluğu 32, genişliği

10, yüksekliği ise 6 metreden oluşan parçalar üreten 3D Yazıcı çimento benzeri bir materyal

kullanıyor. Tescilli olan bu materyal içeresinde fiberglas, beton tozu, kum ve sertleştirme

malzemesi yer alıyor. Depreme karşıda oldukça dayanıklı bir malzeme olduğunu belirtiliyor.

[32].

Şekil 18. Beton ev yapımı [32]

2016: Şangaylı bir grup genç tasarımcı, örümcek ağlarının güçlü ve dayanıklı

yapısından ilham alarak bir 3D yazıcı geliştirdiler. Robot kolun ucuna bağlı 4 adet ekstruder

ile örümcek ağlarındaki gibi dalgalı ve sağlam yapıyı oluşturdular [33].

Şekil 19. 6-Eksenli robotik 3D yazıcı [33]

2018: Üzerinde uzun zamandır çalışılan bu üç boyutlu metal yazıcısı, Titomic‘in alanda

geldiği son noktayı gözler önüne seriyor. Tam 9 metre uzunluğunda 3 metre genişliğinde 1,5

metre yüksekliğinde baskı alanı bulunan teknoloji harikası, bu alana bağlı kalmak zorunda da

27

değil. Yani istenildiği zaman daha büyük baskıların alınabildiği gelen bilgiler arasında yer

alıyor. 3D yazıcının çalışma mantığı da benzerlerine göre çok daha yenilikçi. Açıklandığı

kadarıyla sistem metali eriterek baskı gerçekleştirmiyor. Bunun yerine robot kol tarafından

yüksek hızda fırlatılan metal tozu parçacıkları (Titanyum) kullanılıyor. Şirketin Kinetic

Fusion adını verdiği bu teknik, süpersonik hızda fırlatma yaptığı için metal parçacıklarını

mekanik olarak bir araya getiriyor. Bu sayede eklemeli üretimi mümkün kılan teknik,

gerçekten hayranlık uyandırıyor. Üretim sürecinde materyal kaybı yaşatmayan 3D metal

yazıcı, ısı kullanmadığı için baskıya zarar verme riskini de ortadan kaldırıyor [34].

Şekil 20. Titomic metal yazıcısı [34]

1.3 Üç Boyutlu Yazıcı Teknolojileri

Eklemeli üretim, birçok prosesi ve materyal çeşidini kapsamaktadır. Bu çeşitlilik ve

olanaklar, AM endüstrisiyle yeni tanışanlar için kafa karıştırıcı olabilir. Ayrıca AM sistemleri

üreticileri rakiplerinden farklılaşabilmek için, kendi yarattıkları özgün proseslerine göre özel

28

isimler vermiş ve malzeme tasarımları yapmışlardır. Bu durum anlam karmaşası

yaratmaktadır oysa ki temelde benzer sistemler ve özdeş materyaller kullanılmaktadır. Neyse

ki endüstri AM teknolojilerini standartlaştırmış, proses ve kullanılan malzeme tiplerine göre

kategorilere ayırmıştır.

AM teknolojilerinin birçok ortak noktası vardır. Özellikle, sisteme girilen üç boyutlu

modelin bilgisi ardı sıra gelen materyalin katman katman birleştirilmesiyle fiziksel hale

dönüştürülmektedir. Bunun yanında birçok farklı üretim şekline sahip yöntemler de AM

şemsiyesinin altında toplanmıştır. 2012 Ocak ayında, ASTM International Committee F42’nin

‘Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies’ adı altında yayınladığı

listede, AM teknolojilerini proseslerine göre kategorilere ayırarak isimlendirmişlerdir.

ASTM’nin kabul ettiği sisteme göre kategorilere ayırdığı AM teknolojilerinin isimleri

aşağıdaki gibidir:

• Material extrusion: Materyalin bir nozul ya da orifis tarafından dağıtıldığı eklemeli

üretim yöntemidir. Material extrusion sisteminde bir ham madde ekstrüzyon kafasında

eritilerek nozul tarafından seçici olarak baskı yatağı üzerine dökülür ya da bu hareket

baskı alanı tablasının da x-y düzleminde hareket etmesiyle sağlanabilir. Bir katman

tamamlandıktan sonra, yapı platformu aşağıya doğru hareket eder ya da ekstrüzyon

kafası hareket eder ve yeni katmanı bir önceki katman üstüne basar. Ham madde genel

olarak termoplastik filamet makaraları halinde kullanılmaktadır [35].

Şekil 21. Material Extrusion [35]

29

• Material jetting: Material jetting teknolojisi inkjet baskı kafası gibi kafa kullanarak

yapı malzemesini damlalar halinde üst üste yığmasıyla çalışmaktadır. Damlalar bir veya

daha fazla baskı kafasıyla seçici olarak yapım alanının üzerinde hareket eder. Tipik ham

madde olarak fotopolimer bir malzeme ya da hassas dökümde kullanabilmek için

üretilen mum tabanlı bir malzeme kullanılmaktadır [35].

• Binder jetting: Binder jetting sistemi, sıvı haldeki birleştirici malzemenin bir inkjet

başlığındaki nozullardan toz haldeki malzemenin üzerinde seçici olarak damlatılarak bir

araya getirilmesi yöntemiyle çalışmaktadır. Binder jetting teknolojisi, inkjet başlığıyla

birlikte malzemeyi dağıttığı için material jetting teknolojisine oldukça benzerdir.

Material jetting ile arasındaki fark, binding jetting teknjolojisinden baskı başlığından

dağıtılan malzeme yapı malzemesi değil toz haldeki ham maddeyi bir araya getirmek

için kullanılan sıvı haldeki yapıştırıcı malzemedir [35].

Şekil 22. Material Jetting [35]

30

Şekil 23. Binder Jetting [35]

• Sheet lamination: Sheet Lamination teknolojisi, kâğıt formundaki materyallerin bir

araya getirilerek bir objeyi oluşturması olarak tanımlanmaktadır. Kâğıt halindeki

materyal, yapışkan kaplı kağıtlardan ya da metal şeritleri, folyolarından oluşabilir [35].

Şekil 24. Sheet Lamination [35]

• Vat photopolymerization: Bir tank içeresindeki sıvı haldeki fotopolimer malzemenin

seçici olarak bir ışık kaynağı tarafından kürleştirerek polimerleştirdiği katmanlı üretim

yöntemidir. Stereolithography (SL) adı da verilen bu yöntem ticarileşebilmiş ve patent

almış ilk katmanlı üretim teknolojisidir. Bu sistemde, ultraviyole bir lazerin, tank

31

içerisindeki sıvı haldeki fotopolimer malzemenin yüzeyini seçici olarak kürlemesiyle

çalışmaktadır [35].

Şekil 25. Vat Photopolymerization [35]

• Powder bed fusion: Powder Bed Fusion prosesi termal enerjinin, toz yatağı üzerinde

seçilü alanlar üzerinde nüfuz etmesiyle çalışmaktadır. Termal enerji, toz haldeki

materyali eriterek bir araya getirir ardından oluşan parça soğuyarak katı bir model halini

alır. Bu tip katmanlı üretim yöntemi için kullanılan diğer terimler şunlardır: Laser

sintering, selective laser sintering (SLS), direct metal laser sintering ve electron beam

melting [35].

32

Şekil 26. Powder Bed Fusion [35]

• Directed energy deposition: Termal enerji yardımıyla ham maddenin eriterek bir araya

getirilmesiyle yürütülen eklemeli üretim yöntemidir. Bu proses aynı zamanda ‘Blown

powder AM’ ve ‘Laser cladding’ olarak da bilinir [35].

Şekil 27. Directed Energy Deposition [35]

33

1.4. Üç Boyutlu Yazıcılarla Üretimde Kullanılan Malzemeler

3D yazıcı filamentlerinin en çok tercih edilenleri ABS ve PLA’dır. Ayrıca PETG, HIPS,

PVA, Naylon gibi filamentler de kullanılmaktadır. Bir diğer tür ise PLA ile karıştırılmış tahta,

ağaç kabuğu, bambu, bronz, pirinç, bakır, esnek PLA, sıcaklığa ve ışığa duyarlı PLA, karbon

fiberler ve antibakteriyel filamentler gibi özel malzemelerdir. Bu malzemelerin PLA ile

karışım oranları genellikle %30-40 arasındadır [36].

Amerika Birleşik Devletleri (ABD)’ nde faaliyet gösteren “Makergeeks” firmasına ait

3B Filament malzeme listesi; Ninjaflex PLA, Easyfil PLA Filaments [37].

Çin’de faaliyet gösteren “Esun3d” firmasına ait 3B Filament malzeme listeleri; Color

change (Renk Değiştiren), PETG, PLA, ABS, HIPS, PVA, PC, Luminous (Parlak) [38].

Hollanda’da faaliyet gösteren “formfutura” firmasına ait 3B Filament malzeme listeleri;

EasyFil PLA, Premium PLA, EasyFil ABS, Premium ABS, ABSpro, ClearScent ABS EasyFil

HIPS, FlexiFil-Flexible TPC (Esnek TPC) [39].

ABS Filamentinin Temel Özellikleri

• Yüksek sertlik, dayanıklılık ve darbelere karşı direnç.

• Düşük esneklik.

• Aseton ile çözümlenebilir ve yüzey işlemesi yapılabilir.

• Yiyecek ve içecekler ile kullanılması önerilmez.

• Genellikle basım sıcaklığı 230°C – 250°C arasındadır.

• Soğuma esnasında kalkma ve çatlama sorunları ile karşılaşılmaması için kapalı sisteme

sahip 3D yazıcı önerilir.

• Yatak sıcaklığı 80°C – 120°C arasında önerilmektedir.

• Güzel çıktılar alabilmek için sıcaklık ve yatak kalibrasyonu ayarlarının dikkatli bir

şekilde yapılması gerekmektedir [40].

34

PLA Filamentinin Temel Özellikleri

• Sert, kullanıcı dostu, dayanıklı ve darbelere karşı dirençlidir.

• Hafif esnekliğe sahiptir, ancak kırılgandır.

• Aseton ile çözümlenmesi zordur.

• Basım sıcaklığı genellikle 190°C – 220°C arasındadır.

• Soğuma esnasında kalkma ve çatlama sorunları ile karşılaşılmaz.


• Bir kere ayarlanmış sıcaklık, yatak kalibrasyonu ve üretim hızı ile sorunsuz basım

yapılabilir [40].

PETG Filamentinin Temel Özellikleri

• Yüksek sertliğe sahiptir, dayanıklıdır, darbelere karşı dirençlidir ve hafiftir.

• ABS ve PLA’dan daha esnektir.

• Aseton ile çözümlenemez.

• Yiyecek ve içecekler, yemek kapları için kullanılabilir.

• Basım sıcaklığı genellikle 220°C–250°C arasındadır.

• Soğuma esnasında kalkma ve çatlama sorunları ile çok az karşılaşılır.

• Yatak sıcaklığı 60°C–70°C arasında önerilmektedir.

• Katmanlar iyi bir şekilde yapışır.


şekilde yapılması gerekebilir [40].

Antibakteriyel Filamentinin Temel Özellikleri

• Yüksek sertliğe sahiptir, dayanıklıdır, darbelere karşı dirençlidir ve hafiftir.


• Yiyecek ve içecekler, yemek kapları için kullanılabilir.

• Basım sıcaklığı genellikle 185°C–195°C arasındadır.

• Soğuma esnasında kalkma ve çatlama sorunları karşılaşılmaz.



35

• Güzel çıktılar alabilmek için sıcaklık ve yatak kalibrasyonu ayarlarının bir defa

yapılması halinde çok az sorun ile karşılaşılır [40].

Tahta, Ağaç Kabuğu ve Bambu Filamentlerinin Temel Özellikleri

• Ahşap görünümlü kaplamaya sahiplerdir.

• Ev dekorasyonunda, biblolarda ve tahta aparatlar ile kullanılabilirler.

• Dayanıklılıkları modellerin tasarımına göre değişmektedir.

• Genellikle basım sıcaklığı 195°C–220°C arasındadır.

• Aseton ile çözümlenemezler.

• Yiyecekler ve saklama kapları ile kullanılmaları önerilmez.

• Soğuma esnasında kalkma ve çatlama sorunları ile zaman zaman karşılaşılabilir.


• Katmanlar iyi bir şekilde yapışır [40].

Bronz, Pirinç ve Bakır Filamentlerinin Temel Özellikleri

• Eşsiz metal yüzeyleriyle metal hissiyatı verirler.

• Kuyumculuk, heykelcilik ve tarihi eserlerin restorasyonları gibi alanlarda

kullanılmaktadır.

• Yüksek dayanıklılığa sahiptirler.

• Esneklikleri azdır.

• Genellikle basım sıcaklığı 195°C–220°C arasındadır.

• Aseton ile çözümlenemezler.

• Yiyecekler ve saklama kapları ile kullanılmaları önerilmez.





şekilde yapılması gerekebilir [40].

36

Karbon Fiber Temel Özellikleri

• Oldukça sert ve katı bir yapıya sahiptir. Katmanları iyi bir şekilde yapışır.

• Mekanik parçalarda, koruyucu kaplarda ve yüksek dayanıklılık isteyen uygulamalarda

kullanılabilir.

• Esnekliği çok düşüktür ve esnediğinde kırılabilir.

• İdeal basım sıcaklığı 195°C–220°C arasındadır.


• Yiyecekler ve saklama kapları ile kullanılması önerilmez.



• Pirinç yerine işlenmiş ve kaplanmış metalden yapılmış nozzle gereklidir [40].

HIPS Temel Özellikleri

• Limonen içeren suda çözünür.



• Soğuma esnasında kalkma ve çatlama sorunları ile karşılaşılabilir.



yapılabilir [40].

PVA Temel Özellikleri

• Suda çözünür.



• Soğuma esnasında kalkma ve çatlama sorunları ile karşılaşılmaz.



yapılabilir [40].

37

1.5. Üç Boyutlu Yazıcıların Kullanım Alanları

1.5.1.Havacılık Sektöründe Üç boyutlu Yazıcılar

Geçtiğimiz haftalarda bir patent başvurusu tamamlayan Boeing uçaklardaki parçaların

birçoğunu 3D Yazıcıdan ürettikleriyle yer değiştirmeyi planlıyor. Boeing yaptığı patent

başvurusunda; farklı merkezlerde uçak parçalarını stoklamak, gereken lokasyonlara parçaları

ulaştırmak ve muhtemel gecikmelerden kaçınmak adına uçağın birçok parçasını 3D Yazıcıdan

üretilebilir hale getirmeyi planlıyor. Böylece yedek parça ihtiyacı olan bölge 3 boyutlu modeli

3D Yazıcıya göndererek üretimini yapacak [41].

Şekil 28. Jet Motoru prototipi [41]

1.5.2.Otomobil Sektöründe Üç Boyutlu Yazıcılar

Koenigsegg One:1

Butik araba üreticisi Koenigsegg 3 boyutlu yazdırma teknolojisini özellikle tasarım ve

modelleme alanında kullanmış ve bu şekilde en son teknolojiden faydalanırken AR-GE

maliyetlerini düşürmüş.

38

Local Motors LM3D Swim

Dünyanın çeşitli yerlerindeki irili ufaklı tesislerde tüm parçalarının 3 boyutlu yazdırma

teknolojisiyle üretildiği %80 plastik- %20 karbon fiber LM3D modeli Local Motors’un

gözbebeği. Bu araç öte yandan en az diğer araçlar kadar güçlü.

Audi – Yedek Parça

Audi ise otomotivde 3D printer kullanımını daha çok yedek parça üretiminde

uygulayarak maliyet avantajı elde etmeyi tercih ediyor. Tüm parçalar değilse de kritik

önemdeki yedek parçalar, belirli bazı lokasyonlarda talep üzerine yazdırılarak servis ediliyor

[42].

Şekil 29. Otomobil sektöründe üç boyutlu yazıcı kullanımı [42]

1.5.3. Eğitim Sektöründe Üç Boyutlu Yazıcılar

Konu üç boyutlu baskı teknolojileri olunca, teknolojinin geliştirilebileceği limitsiz yol

bulunmaktadır. İş yerleri, amatörler, eğitim enstitüleri, üç boyutlu baskının sağladığı

potansiyel yararları anlamaya başlamışlardır. Ayrıca üç boyutlu baskı teknolojileri sayesinde

mucitler, yenilikçiler ve vizyonerler 2 boyutlu çizimlerini kolayla prototipleyerek

tasarımlarını üretebilirler. Üç boyutlu baskı teknolojileri apaçık ki yeni buluşların önünü

açacaktır çünkü artık mucitlerin, düşüncelerini test edebilmek için somut modellere ve

prototiplere ulaşabilecekleri yolları vardır.

39

Üç boyutlu baskı teknolojileri büyük bir etki yaratmanın yanında, eğitim enstitüleri için

de bolca fırsat sağlamaktadır. Üç boyutlu yazıcılar, ilkokullardan liselere, üniversitelerden

‘Maker Space’lere kadar global olarak her yerdedirler. Okullar, her ders için üç boyutlu yazıcı

teknolojilerinden faydalanabilirler. Bunlar arasında matematik, jeoloji, tarih, sanat olabilir

[43].

Şekil 30. Eğitim sektöründe üç boyutlu yazıcı [43]

1.5.4. Tıp Alanında Üç Boyutlu Yazıcılar

İlaç Üretimi

Glasgow Üniversitesi’nde yapılan çalışma sonuçlandığında artık eczanelerden standart

formlarda ilaç alma dönemi de kapanmış olacak. Bu uygulama ülkemize ne zaman gelir

bilinmez ancak uygun oranda kimyasalların karıştırılmasıyla elde edilen tozun 3D Printer ile

tablet formunda yazdırılarak internetten veya eczanelerden kişiye özel dozajda ilaçlar

alınması mümkün olacak.

Kemik

2011 yılında Washington State Üniversitesi profesörlerinden Bose bazı kimyasalları

seramik tozu ile birleştirerek ilk insan yapımı kemiği üretti. Çalışmanın ilerleyen

aşamalarında gerçek hücreler ve kemik materyali ile kemik üretilmesi planlanıyor.

40

Tıbbi Ekipman

Diğer tüm sektörlerde olduğu gibi sağlık alanında da ekipman ve yedek parça

üretiminde de daha düşük maliyet ve seri üretim için 3D printer kullanılmaya başlandı.

Organ

Bu konuda gelişmeler öncekiler kadar ileri düzeyde değil maalesef ancak fonksiyonel

olarak çalışmasını 40 gün sürdürebilen ilk karaciğer hücreleri 3D Printer ile üretildi. Organ

bağışı bekleyen milyonlarca hastaya umut olan çalışmaların devamında karaciğer, kalp,

böbrek gibi organların uzun süre çalışabilecek şekilde üretimi planlanıyor [44].

Şekil 31. Tıp alanında üç boyutlu yazıcı kullanımı [44]

1.5.5. Yemek Sektöründe Üç Boyutlu Yazıcılar

Foodini marka üç boyutlu yemek yazıcısı ile istediğiniz her yemeği yapabilirsiniz. Bunu

yapabilmek için istediğiniz yemeği püre ya da sos halinde hazırlayıp kapsüllere doldurmanız

gerekiyor. Kapsülleri doldurduktan sonra istediğiniz tasarımı yükleyip yiyeceklerinizi şık bir

şekilde sunabilirsiniz [45].

41

Şekil 32. Yemek sektöründe üç boyutlu yazıcı kullanımı [45]

1.5.6. Uzay Sektöründe Üç Boyutlu Yazıcılar

NASA'nın uzun süredir üzerinde çalıştığı ve Made In Space programı kapsamında uzay

ortamında çalışabilecek ilk 3 boyutlu yazıcı Uluslararası Uzay İstasyonu'na gönderildi.

Astronotlar için özel olarak üretilen ve basit ihtiyaçlarını karşılamak için geliştirilen 3 boyutlu

yazıcı elbette günlük hayatta kullandığımız yazıcılardan çok daha farklı. Uzaya gönderilme

sırasında ateşleme kuvvetine dayanıklı olması için üzerinde uzun çalışmalar yapılan 3 boyutlu

yazıcı beraberinde astronotların orada kullanabileceği diğer yaralı gıda ve eşyalar ile birlikte

gönderildi [46].

Şekil 33. Uzay sektöründe üç boyutlu yazıcı kullanımı [46]

1.5.7. Mimarlıkta Üç Boyutlu Yazıcılar

Mimarla da mühendisler ve yapı profesyonelleri gibi fikirlerinin üç boyutlu fiziksel

objelere dönüşüp de müşterilerin ellerine verebilmenin yerini hiçbir şeyin tutmadığını bilirler.

42

Fakat el yapımı modeller pahalılar ve yapımı haftalar sürer. Modellerin ölçekleri küçüldükçe

de vaat edilen doğruluk (hassasiyet derecesi) azalır, beklentiler karşılanamaz ve iş kaybı

yaşanabilir [47].

1.6. Üç Boyutlu Yazıcılarda Basılan Nesneler

Üç boyutlu yazıcı kullanımına bir örnek olarak İsrailli tasarımcı Neta Soreq, yeni bir

yürüme deneyimi sunan üç boyutlu yazıcılar tarafından üretilmiş yaylı bir platform ve topuk

özelliklerine sahip ayakkabılar tasarlamıştır. Modeller, bükümlü çubukların kas lifleri gibi

ayağı sarmasından oluşmaktadır. Soreq, bu tasarımını hiperaktif insanlar üzerinde çalışırken

yaptığını belirtmiştir. Vücuttaki enerjiyi farklı bir şekilde yönlendirebilmek için terapi

tedavileri üstünde odaklanırken tasarımını geliştirmiştir. Soreq, tasarımı hakkında: “Kasların

yapısından ve ayağın farklı pozisyonlardaki doğal hareketinden ilham aldım.” demiştir [48].

Ayakkabıyı oluşturan teller, yukarıdan aşağıya doğru kıvrılırken tabanın etrafında

spiral bir şekilde bir araya gelmektedir. Tasarımcı, yaylı bir topuk tasarladığını, bunu

yaparken kullanıcıya yeni bir yürüme deneyimi sunmayı ve aynı zamanda mekanizmasından

Şekil 34. Mimarlıkta yazıcı kullanımı [47]

43

dolayı şok emici görevini görmesini istediğini belirtmiştir. Aşağıdaki resimde Soreq

tarafından tasarlanmış ve üç boyutlu yazıcıda üretilmiş ayakkabı gösterilmektedir [49].

Soreq, bu ayakkabıları tasarlamadan önce, anatomik olarak doğru bir ayakkabı

ağacının üç boyutlu taratılmış görüntülerini toplamıştır. Bunu yaparken ayakkabıların kendi

şeklini koruyabilmesi için içine ahşap bir parça sokmuştur. Üç boyutlu modelleme programı

olan SolidWorks’ü kullanarak ayakkabı tasarımını modellemiştir. Daha sonra ayakkabıların

gövdesi, ticari adı olan ‘Nylon’ ham madde ile SLS (Selective Laser Sintering) yöntemiyle

üretilirken, tabanlar ise tutucu olabilmesi içi fotopolimer bir malzeme ile başka bir üç boyutlu

üretim yöntemi ile üretilmiştir. Her birinin ağırlıkları 220 ile 330 gram arasınd olan

ayakkabılar, tasarımcıya göre oldukça konforlu bir yürüyüş deneyimi sunmaktadır [49].

Spor ayakkabı markası olan New Balance, Adidas’ın üç boyutlu üretim yöntemlerini

kullanmasının ardından, koşucunun kişisel temposuna uyum sağlayabilecek üç boyutlu baskı

yöntemleriyle üretilecek tabanlar üzerinde çalışmaktadır. Amerikan markanın, tasarım

stüdyosu olan ‘Nervous System’ ile birlikte geliştirdiği prototip tabanlar birkaç koşucu

tarafından test edilerek ayakların yere bastığında uyguladığı basıncı kaydetmiştir. Nervous

System bu konu hakkında şunları demiştir, “New Balance bize bir problemle geldi. Üç

boyutlu yazıcı tarafından üretilmiş bu tabanların tasarımlarını iyileştirmek ve koşuculardan

daha iyi veriler alarak, onlara daha çok adapte olabilecek bir gelişim istiyorlardı.” Aşağıdaki

resimde prototip olarak üretilen ayakkabı tabanı görünmektedir [49].

Şekil 35. Soreq’in enerji geçiren ayakkabı tasarımı [49].

44

Tasarım ofisi ekibi, taban üzerinde birtakım deneyler yaptı. Ayaklar her yere

çarptığında ve kaldırıldığında, taban içinde yer alan ızgara örüntülü sensörler kuvvet ölçümü

yaptılar. Nervous System ayrıca, doğal yollarla oluşan köpükleri de incelediler ve bu bilgiyi

hızlı bir yapı oluşturabilmek için üç boyutlu yazıcılar tarafından üretilmiş köpükler üzerinde

kullandılar. Ham madde olarak esnek bir elastomerin kullanıldığı tabanları üretmek için SLS

(Selective Laser Sintering) teknolojisi kullanıldı. Böylelikle, ürünün çeşitli varyasyonları hızlı

bir şekilde üretilerek koşucular üstünde test edilebildi. Nervous System, tasarladıkları

prototipler hakkında şunları belirtmiştir, “Köpük yapılar, hücrelerin üç boyutlu oklarıdır.

Göreceli olarak düşük yoğunluğa sahip olmakla birlikte gözenekli yapıları, onlara aynı

zamandan güçlü ve hafif kılmaktadır. Biz, koşu sırasında elde ettiğimiz verileri, köpükleri

farklı kuvvetler altında bu kuvvetlere geometrik olarak uyum sağlayabilen formlar olarak

tasarlamak için kullanıyoruz [49].”

Üç boyutlu baskı teknolojilerini kullanarak, tasarladığı ürün ile ‘A’Design Award

2013’ yarışmasında altın ödül alan endüstriyel tasarımcı Deniz Karaşahin ‘Osteoid’ adını

verdiği ürünü geliştirmiştir [50].

Klinik çalışmalarda, düşük frekansta ultrasonik titreşimlerin (LIPUS, Low Intensity

Pulsed Ultrasound Stimulation) kemik gelişimini hızlandırdığı ortaya çıkmıştır. Böylelikle

Karaşahin, bu prosesi tasarımında kullanmaya karar vermiştir [51].

Şekil 36. Nex Balance tarafından üretilmiş ayakkabı tabanı [49]

45

Tasarımcı, ‘Osteoid’ adını verdiği, alçı yerine kullanılan kişiye özel üç boyutlu

baskıyla üretilmiş medikal bir ürün geliştirmiştir. Ürün, aynı zamanda LIPUS kemik uyarıcı

sistemi aparatıyla birlikte çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Karaşahin, geleneksel tedavi

sürecine ultrasonik uyarıcı sistemi entegre edebileceği bir tasarım geliştirmiştir [51].

Düşük frekansta ultrasonik titreşimler yayarak iyileştirme sürecini hızlandıran ürün,

günlük 20 dakikalık seanslarla klinik ortamında hastalar üzerinde denenmiştir. Sonuçlara

göre, tasarımın iyileşme oranını %80 yükselttiği, iyileşme sürecinde de %38’lik bir oranda

zaman kazandırdığı görülmüştür [51].

Medikal alçı olan ‘Osteoid’ geleneksel alçı tiplerine göre büyük bir sıçrama

gerçekleştirmiştir. Tasarlanan hava delikleri, derinin nefes almasını sağlamanın yanında

LIPUS titreşimlerini sağlayacak olan probların direk olarak deriye temas edebilmesini

sağlamaktadır. Ayrıca bu titreşimler, hasta için herhangi bir rahatsızlık yaratmamakta ve

oldukça konforlu bir iyileşme süreci sunulmaktadır [51].

Osteoid’in yapıldığı plastik, su geçirmez ve hafif olmanın yanı sıra, geleneksel alçının

oluşturduğu kötü koku, kaşınma, hantal ve ağır malzeme gibi olumsuz etmenleri ortadan

kaldırarak hastaya büyük bir konfor sağlar. Osteoid kişiye özel, dayanıklı ve su geçirmezdir

[52].

Şekil 37. Deniz Karaşahin tarafından tasarlanan ‘Osteoid’ [51]

Şekil 38. Osteoid ve LIPUS Cihazı [51]

46

LIPUS titreşim cihazı da içerdiği renk değiştirebilen ledlerle cihazın çalışma

durumunu ve seans süreleriyle ilgili bilgiyi kullanıcısına iletiyor. Karaşahin, Osteoid’i

tasarlamak için önce bir hastanın kolunu üç boyutlu tarayıcılar ile tarayarak, kolun üç boyutlu

datasına ulaşmıştır. Daha sonra bu datayı modelleme yazılımında kullanarak kilitleme

mekanizmalarını ve havalandırma delikleri bir algoritma oluşturmuştur. Dijital tasarımı

tamamlanmış ürün son olarak FDM tipi üç boyutlu yazıcı tarafından ABS ham maddesiyle

üretilmiştir [51].

1.7. Farklı Tasarım Seçenekleri Ve Seçim Kriterleri

1.7.1. Prusa Tipi İ3 Tabla Isıtmalı

Şekil 39’da ALTUN3D tarafından tasarlamış olan Prusa i3 tipi tabla ısıtmalı üç

boyutlu yazıcı, Tablo1’de ise üç boyutlu yazıcının teknik özellikleri görülmektedir [52].

Şekil 39. Prusa İ3 tipi tabla ısıtmalı üç boyutlu yazıcı [52]

47

Tablo 1. Prusa İ3 Tipi üç boyutlu yazıcı teknik özellikleri

1.7.2. Kartezyen Tipi 3 Boyutlu Yazıcı

Şekil 40’da kartezyen tipi üç boyutlu yazıcı, Tablo 2’de ise üç boyutlu yazıcının teknik

özellikler’ görülmektedir [52]

Tip Prusa tipi i3 tabla ısıtmalı

G.Boyut(XYZ) 400x400x450mm

Y.Boyut(XYZ) 215mm-215mm-230mm

Nozzle 0.4 mm

Filament 1.75 PLA, ABS, PETG, FLEX

Maliyet 2000 TL

Tahrik XY Kayış, Z M5 vida çifti

Tabla ısıtması Var

Şekil 40. Kartezyen tipi üç boyutlu yazıcı [52]

48

Tablo 2. Kartezyen tipi üç boyutlu teknik özellikleri

1.7.3. Hypercube Tipi 3 Boyutlu Yazıcı

Şekil 41’de hypercube üç boyutlu yazıcı, Tablo 3’de ise üç boyutlu yazıcının teknik

özellikleri görülmektedir [53].

Tablo 3. Hypercube üç boyutlu yazıcı teknik özellikleri

Tip Kartezyen


Y.Boyut(XYZ) 200x200x275mm

Nozzle 0.4 mm

Filament 1.75 PLA/ABS

Maliyet 1930 TL


Tabla ısıtması Var

Tip Hypercube


Y.Boyut(XYZ) 210x210x220mm

Nozul 0.4 mm

Filament 1.75 PLA

Maliyet 1400 TL


Tabla ısıtması Yok

Şekil 41. Hypercupe üç boyutlu yazıcı [53]

49

1.7.4. Seçim Kriterleri

Yukarıda mevcut olan tasarımlardan Hypercube tipi 3B yazıcı tasarımı seçimi

yapılmıştır. Seçim yapılırken dengesel kriterler, titreşim önlenmesi ve parça basım

kolaylığından dolayı hypercube tasarımı seçilmiştir. Z ekseninde sadece tabla hareketi

yapıldığından X ve Y eksen hareketleri sonucu oluşabilecek titreşimler ve parça üzerindeki

pürüzlülüklerin giderilmesi amacıyla bu seçim yapılmıştır. Çift ekstruder kullanımı diğer

yazıcı çeşitlerinde pek mümkün olmaması da etkenlerden biridir. Bunlara ek olarak hypercube

stilinin rijit yapıda olmasında etkili olmuştur.

1.8.Kompozit Parça Üretimi

Son yıllarda birçok farklı alanda kullanılan Eklemeli İmalat (Eİ) teknolojisi ile

geleneksel yöntemlere kıyasla kompleks formdaki 3B parçaların daha kolay, düşük maliyetli

ve hızlı üretimi mümkündür. Eİ teknolojileri arasında en popüler ve ucuz yöntem Ergiyik

Biriktirme Yöntemidir (Fused Deposition Modeling- FDM). Son yıllarda, bu teknoloji ile son

kullanıma hazır parçaların doğrudan imalatına ilgi artmıştır. Ancak FDM baskılı parçaların

düşük mekanik özellikleri, bu kapsamda yaygın biçimde uygulanmasını önleyen temel bir

problemdir. Eklemeli imalatın; nihai parça imalatında yaygın olarak uygulanması için, mevcut

tekniklerde ve malzemelerde, yük taşıyan bileşenlere ait mekanik gereksinimleri karşılayacak

düzeyde bir iyileştirilme yapılması gerekmektedir. Bu çalışmada, 6 mm uzunluğunda karbon

elyaf takviyeli akrilonitril-butadien-stiren (ABS) kompozit filamentlerin üretimi ve FDM 3B

baskısının fizibilitesi ilk kez yayınlanmaktadır. Bu çalışma ile 6 mm uzunluğunda karbon

elyaf takviyesi ile parça mukavemetinin önemli ölçüde iyileştirilebileceğine karşın; esneklik

ve işlene bilirliğin artan takviye içeriği ile azaldığı bulguları not edilmiştir. Ayrıca yazdırma

deseninin mekanik özellikleri önemli derecede etkilediği saptanmıştır.

50

Karbon Fiber takviyeli polimer (CFRP) kompozitler, yüksek özgül mukavemet ve

elastisite modülüne sahip olmaları nedeniyle havacılık, otomotiv, altyapı, enerji ve spor

sektörlerindeki hafif yapılarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ticari olarak kullanılan

CFRP'ler esas olarak termoset polimer matrislerinin kullanımına dayanır, ancak hızlı

işlemlere ve artan darbe performansına olan artan talep, termoplastik polimer matrislerinin

kullanımının artmasına neden olmuştur [54]

1.9. Tasarımın Amacı, Hedefleri ve Özgünlüğü

Projenin amacı; Birinci ekstruder ile yapılacak olan 3B baskının içerisine ikinci

ekstruder ile farklı kimyasal özelliklere ve yapıya sahip malzeme ilave edilerek baskıya yeni

mekanik özellikler kazandırılması amaçlanmıştır. Böylece hobi ve eğitim amaçlı kullanılan

küçük ölçekli yazıcılardan farklı olarak büyük boyutlu endüstriyel bir 3B yazıcı prototipini

üretmek ve mekanik özellikleri iyileştirilmiş baskılar elde etmek amaç edinilmiştir.

Gelişen teknoloji ile her alanda kullanılmaya başlanan 3B yazıcıların ülke genelindeki

üretimi küçük baskı alanı imkânı sağlayan, akademik düzeyde kalmış (üniversite

laboratuvarlarında geliştirilmiş ürünler) ve endüstriyel olarak üretimi gerçekleştirilmemiştir.

Bu proje ile endüstriyel boyutlarda, üstün özellikli makro düzeyde birleştirilmiş kompozit

baskı imkânı veren 3B yazıcıyı mühendislik uygulamalarında da kullanılabilir hale getirilmesi

amaçlanmıştır. Projenin sonunda yapılması uygun amaçlanan hedefler yapılmıştır.

Şekil 42. Karbon Fiber Takviyeli kompozit parça üretimi [55]

51

1.10. Tasarımın Karşılayabileceği Gereksinimler

Mevcut üretim yöntemleri her geçen gün daha hızlı üretim ve daha hassas üretim

yönünde gelişme göstermektedir. Bunun yanında ihtiyaçların artması ile üretim adetleri de

çok yüksek sayılara ulaşmıştır [56].

Bu bahsi geçen yöntemlerde ise üretim sırasında artık hammadde oranı çok yüksektir.

Üç boyutlu baskı yöntemlerinin önemi burada ortaya çıkmaktadır. Üç boyutlu baskı

işlemlerinde model sıfırdan oluşturulduğu için, kalıp ve talaşlı imalat ile üretimdeki artık

hammadde oluşmamaktadır. Bunun yanında üç boyutlu baskı ile diğer yöntemler ile

üretilemeyecek ya da birkaç işlemde üretilebilecek parçalar tek seferde üretilebilmektedir.

Ayrıca bilgisayar ortamında çizimi yapılmış her çeşitten ürünün modeli saatler hatta dakikalar

içinde somut nesnelere dönüştürülüp incelenebilir hale gelir [57].

Üretim mühendisi, üretimi, tasarımı ve makinede işleme işlemleri için gerekli

varyasyonları azaltabilir. Sabit giderler az olacağı için, yeni üründen elde edilebilecek karı

önceden fark edebilir. Ayrıca ürünün parça sayısını azaltabilir böylelikle montaj, satın alma

ve stok maliyetleri azalır [58].

RP (Rapid Protoyping-Hızlı Prototipleme) sistemleri sayesinde parçaya özgü

ayarlamalar ve programlama elimine edildiği için üreticiler, daha az sayıda çalışan çalıştırarak

aynı üretimi yapabilecek aynı zamanda parça üretimi için yapılan denetleme ve montaj da

azalacaktır. Malzeme israfının azaltılması, atık malzemeyi elden çıkarma masrafı, malzeme

nakliye giderleri, ham madde için stok maliyetlerinin azaltılması ve son ürünün direk

üretilebilmesi genel giderlerin düşmesine katkıda bulunur. Böylelikle tasarım değişiklikleri ya

da hayal kırıklığı yaratan satışlar sebebiyle oluşabilecek zarar, daha az stok tutulduğu için

azalacaktır [58].

Ek olarak, imalatçılar satın alımlarını kolaylaştırabilirler çünkü tek bir ürünün fiyatı

genel sayıdan bağımsız olacak böylelikle ürün için gerekli adet neyse kısa dönem içerisinde

satın almaya sipariş verilebilecektir. Normalde bir ürünü üretimi sırasında işlemek için gerekli

birbirinden farklı makine tipleri yerine hepsinin fonksiyonunu yerine getiren bir tek RP

sistemiyle çalışan makine yeterli olacaktır. Bu durumda, temel yatırım maliyetleri azalırken,

52

çalışması gereken operatör ve kalifiyeli çalışan sayısı azalacaktır. Küçük üretim

hacimlerindeki işletmeler, daha az efor ile üretim planlaması yapabileceklerdir. Üstelik,

birbiriyle uyumu önemli parçalar ayrı ayrı üretilmek zorunda kalınmayacağı için, kalite

kontrol için harcanan zaman ve maliyetler de düşecektir. Makinede işleme süreci elimine

edildiği için tasarım açısından oluşan yanlış anlaşılmalar, yüksek hassasiyetlerle birlikte

tasarım boyutlarındaki hızlı değişiklikler ile giderilerek yüksek parça tekrarlana bilirliği

başarılabilecektir. Son olarak, yedek parça için gerekli olan stok azaltılabilir. Mutlak parçalar

için bile olsa sadece talep üstüne, yedek parçaların üretimi sağlanabilir [58].

Tüketiciler, daha bireysel ihtiyaç ve isteklerine yönelik ürünleri alabileceklerdir.

Öncelikle seçmek için geniş bir çeşitlilik oluşacaktır. İkinci olarak ise sipariş üstüne üretilen

ve ekonomik ölçekte tedarik edilebilen, hatta tasarımında katkıda bile bulunabilecek ürünler

satın alınabilecektir. Üstelik imalatçının da üretim sırasında daha düşük maliyetlere

üretebilmesi tüketicinin de ürünü daha az maliyete satın almasını sağlayacaktır [58].

1.11. Tasarımda İzlenen Yol

• Endüstriyel boyutlarda üç boyutlu yazıcıda kullanılan malzemelerin araştırılması,

• Endüstriyel boyutlarda üç boyutlu yazıcı tasarımı,

• Endüstriyel boyutlarda üç boyutlu yazıcı için malzemelerin temin edilmesi,

• Geleneksel imalat yöntemleri ile endüstriyel boyutlarda üç boyutlu yazıcı imalatı ve

montajı,

• Endüstriyel boyutlarda üç boyutlu yazıcı elektronik kontrolü,

• Büyük boyutlarda üç boyutlu ürün baskısı ve testleri,

• Elde edile sonuçların değerlendirilmesi.

53

2.YAPILAN ÇALIŞMALAR

Son yıllarda üç boyutlu yazıcı alanında Dünya’da ve Türkiye’de yapılan çalışmalar

giderek artmaktadır. Bu çalışmalar genellikle termoplastik malzeme kullanan yazıcılar üzerine

olmuştur. Yapılan 3 boyutlu yazıcıda Hypercube modelinin kullanımı uygun görülmüş ve

üretimi bu şekilde yapılmıştır. Üretimi yapılan 3 boyutlu yazıcıda ikinci aşama olarak

kompozit malzeme üretimleri yapılmıştır. Konuyla ilgili yapılan çalışmalar alt başlıklarda

daha detaylı incelenmiştir.

2.1.Çift Başlı Kartezyen Tipi Üç Boyutlu Yazıcı Tasarımı ve Prototipi

Üç boyutlu yazıcının tüm parçaları ve ara elamanları Solidworks programı ile

tasarlanmıştır. Çalışmada tasarlanan ve üretilecek yazıcının genel ölçüleri Şekil 43’de ve

tasarımı yapılmış üç boyutlu yazıcı modelinin perspektif görünüşü ise Şekil 44’de verilmiştir.

Şekil 43. 3B yazıcının genel ölçüleri

54

Tablo 4. Şekil-44’deki numaralandırılmış parça isimleri

Şekil 44. Tasarlanan endüstriyel 3b yazıcının Solidworks ortamındaki perspektif görünüşü

55

Çalışmada yer alan üç boyutlu yazıcının Solidworks ’de tasarımı yapıldıktan sonra

parçaları tedarik edilmiştir. Tedarik edilen bazı parçalar Makina Mühendisliği Bölümü Talaşlı

İmalat Atölyesinde işlem görmüştür ve işlem gören parçaların montajı sonucu endüstriyel

amaçlı bir üç boyutlu yazıcı prototipi ortaya çıkmıştır. Yazıcı prototipi montajı Karadeniz

Teknik Üniversitesi Mühendislik Makina Mühendisliği Bölümü Mekanik Atölyesinde

gerçekleştirilmiştir.

2.2. Endüstriyel Boyutlarda Üç Boyutlu Yazıcının Gövde İnşası

Öncelikle, gövdeyi inşa etmek için tedarik edilen malzemelerden sigma profiller

birleştirilerek ana gövde (şase) oluşturmuştur. Sigma profiller köşebentler ile birlikte

birbirlerine montaj edilmiş böylelikle daha rijit bir gövde oluşturulmuştur. Gövde için

30mm x 30mm genişliğinde ve farklı boylarda alüminyum sigma profiller kullanılmıştır.

Tablo 5’de çalışmada kullanılan endüstriyel boyutlardaki üç boyutlu yazıcı prototipi için

gerekli sigma profil ölçüleri verilmiştir.

Tablo 5. Üç boyutlu yazıcı gövdesi için kullanılan profil ölçüleri

Profil Adedi Profil Ölçüleri

6 30 mm x 30 mm x 850 mm

6 30 mm x 30 mm x 703 mm

4 30 mm x 30 mm x 795 mm

Öncelikle sigma profillerden parça parça dikdörtgenler yapılmıştır. Bu dört profilden

oluşan parçalar daha sonra köşebentlerle birleştirilerek gövdenin dikdörtgenler prizması şekli

oluşturulmuştur. Taban yüzeyinden 650 mm yüksekliğe ise yazıcının tablasını ve ana sistemi

taşıması için yine sigma profillerden kirişler montajlanmıştır. Şekil 45’de sigma profillerin

montajlanarak oluşturulan gövde görülmektedir.

56

Şekil 45. Sigma profillerin montajlanması ile oluşan gövde.

4 adet yumuşak ve titreşim önleyici ayak, sigma profillerden oluşan gövdeye M8

cıvatalar ile monte edilmiştir. Şekil 46 ‘da titreşim önleyici ayakların resmi verilmiştir.

Çalışmada yapılan üç boyutlu yazıcı prototipi masaüstü 3B yazıcılardan büyük

boyutlarda olması sebebiyle adı geçen yazıcılardan daha büyük miller ve motorlar

kullanılmıştır. Bu nedenle gövde daha rijit tasarlanmıştır. Yazıcı gövdesi inşası temel hatları

ile bitirilip ve sonrasında hareket eksenleri ve eksen taşıyıcı parçalar montajlanmıştır.

2.3. Üç Boyutlu Yazıcı Hareket Eksenleri Montajı

2.3.1. Y-Hareket Ekseni Montajı

Çalışmada y ekseni üst kılavuz milleri doğrudan sigma profiller üzerine mil tutucu

parçalar ile montaj edilmiştir. Montaj edilmeden önce y millerine x ekseni hareketi için

LM10UU lineer rulmanlar takılmıştır. Şekil 47’de mil tutucu ve kılavuz mil montajı

verilmiştir.

Şekil 46. Titreşim önleyici ayaklar

57

X ekseni milleri Y ekseni milleri üzerindeki bilyalı lineer rulmanlar ile hareket

etmektedir. Bu hareket y step motorunun çıkış miline bağlı dişliye geçirilmiş GT2-6x10 kayış

ile sağlanmıştır. Böylece y yönündeki hareket sağlanmış olmuştur. GT2-6X10 kayış

kaymanın meydana gelmemesi için tercih edilmiştir.

2.3.2. X-Hareket Ekseni Montajı

Çalışmada x ekseni üst kılavuz milleri doğrudan y ekseni üst kılavuz milleri üzerine

yerleştirilen LM10UU lineer rulmanlara mil tutucu parçalar ile montaj edilmiştir. Montaj

edilmeden önce x ekseni millerine ekstruder hareketi için LM10UU lineer rulmanlar

takılmıştır. Şekil 48’de mil tutucu ve kılavuz mil montajı verilmiştir.

Şekil 47. Mil tutucu ve Y ekseni kılavuz mil montajı.

Şekil 48. Mil tutucu ve X ekseni kılavuz mil montajı.

58

Ekstruderin x yönündeki hareketi x millerine geçirilen lineer rulmanlar ile

sağlanmaktadır. Bu hareket x step motorunun çıkış miline bağlı dişliye geçirilmiş GT2-6X10

kayış ile sağlanmıştır. Böylece y yönündeki hareket sağlanmış olmuştur.

2.3.3. Z-Hareket Ekseni Montajı

Çalışmada z ekseni kılavuz milleri doğrudan 3B yazıcıda basılmış sabit plastik

tutucular ile gövdenin alt ve üst sigma profillerine montajlanmıştır. Ayrıca z ekseninde esas

hareketi sağlayan trapez vidalı milleri ise, alt taraftaki sigma profile plastik parça ile monte

edilmiş step motorunun çıkış miline setskur ile bağlı elastik kapline monte edilmiştir. Trapez

vidanın üst kısmı ise üst sigma profile içerisine sabit bilyeli rulman gömülmüş plastik parça

ile sabitlenmiştir. Tablamız Z ekseninde hareket edeceği için z ekseni kılavuz milleri ve

trapez milleri sigma profillerden oluşturulan tabla desteğine tam olarak bağlanmadan önce

millere geçirilir.

2.4. Üç Boyutlu Yazıcı Nozul (Isıtıcı Uç) ve Ekstruder Montajı

Ekstruder, 3B yazıcıda basılmış olan plastik parçalar X ekseni milleri üzerindeki lineer

rulmanlar ile birleştirilmiştir. Ekstruder X ve Y yönünde hareket etmektedir. Bu hareketler

daha öncede açıklandığı gibi X ve Y step motorlara bağlı GT2-6X10 kayışlar ile

sağlanmaktadır. GT2-6X10 kayışların gerdirilmesi ekstruder tutucu parçanın arka kısmında

tasarlanan vidalı aparat ile sağlanmaktadır. Şekil 49’da gösterilmiştir.

Şekil 49. Kayış gerdirme aparatı

59

Isıtıcı uç (nozul) ve Filament transfer mekanizması (ekstruder) üç boyutlu yazıcılar

için önemli parçalardandır. Çalışmada 0.4 mm ve 1.2 mm nozul uçlar kullanılmıştır. Büyük

parça baskılarında 1.2 mm uç kullanılarak zaman tasarrufu yapılmıştır. Isıtıcı blok içerisine

filamenti transfer eden sistem ekstruder mekanizmasıdır. Çalışmada filament transfer

mekanizması olarak direkt NEMA 17 adım motorları kullanılmıştır. Motor miline direkt

olarak dişli çark bağlanması ve bu çark ile filamenti transfer etmesi şeklinde çalışmaktadır.

Şekil 50’de filament transfer sistemi (ekstruderler) verilmiştir.

2.5. Baskı Tablasının Montajı

Büyüklüğünden ve inceliğinden dolayı tabladaki sehimi önlemek amacıyla tablamız

alt kısımdan hafiflik açısından sigma profillerle desteklenmiştir. Sigma profil ve tabla

arasındaki bağlantı için: 3B yazıcıda ürettiğimiz parça içerisine somun yerleştirilmiştir ve

titreşimi azaltmak için yay içinden geçirilmiş cıvata somuna takılmıştır. Böylece hem tablanın

sehim yapması hem de titreşim önlemiştir.

Tablanın z eksenindeki hareketi step motorlar ile tahrik edilen trapez mil ile

sağlanırken z ekseni kılavuz milleri ile de tablaya destek sağlanacaktır. Trapez mil, içerisine

trapez mil ile birlikte üretilen somun gömülmüş plastik parça tutucu ile tablanın alt tarafına

yerleştirilen sigma profile monte edilmiştir. Z ekseni kılavuz milleri ise içerisine 2 adet

LM12UU lineer bilyeli rulman gömülmüş plastik parça tutucu ile sigma profile monte

edilmiştir.

Şekil 50. Eksturderli filament transfer sistemi

60

Yazdırma boyutları 650x500x400 mm dir. Büyük baskı boyutları sayesinde büyük

parçalar basılabilir. Isıtıcı tabla ile X 200 mm ve Y 200 mm’lik alan homojen bir şekilde

ısıtılmaktadır. Böylece X 200 mm ve Y 200 mm’lik bir alanda ABS (Akrilonitril Bütadiyen

Stiren) baskı alınabilir. Bunun yanı sıra PLA (Poli Laktik Asit) baskısı alınırken ısıtma

gerekmediği için X 600 mm ve Y 600 mm’lik bir alanda PLA basılabilir.

2.6. Endüstriyel Boyutlarda Üç Boyutlu Yazıcı Prototipi Genel Montajı

Şekil 51. Çift başlı endüstriyel boyutlu 3B yazıcı prototipinin son hali

61

2.7. Üç Boyutlu Yazıcı Prototipi Kontrol Ünitesi Kurulumu

Bir üç boyutlu yazıcıyı kontrol etmek için eksenleri hareket ettiren adım motorlarını

kontrol etmek, üç boyutlu yazıcıda baskının alındığı tablanın sıcaklığını kontrol etmek ve

yazıcının baskı ucunun sıcaklığını kontrol etmek gerekmektedir. Bu bölümler tek tek kontrolü

dışında makine çalışırken senkronize bir şekilde çalışmaları da gerekmektedir. Elektronik

kontrol üniteleri bu imkânı vermektedir. Üç boyutlu yazıcılar genellikle arduino mega ve

ramps kartlarından oluşan kontrol üniteleri ile kontrol edilmektedir. Üç boyutlu yazıcıların

kontrolünün temelinde arduino kontrol kartları vardır. Reprap açık kaynaklı üç boyutlu

yazıcılar genel olarak arduino temelini ele alır ve arduino mega kontrol kartı üzerinde

çalışmaktadır. Çalışmada arduino mega kontrol kartı kullanılmıştır. Arduino mega 12 Volt

güç ile beslenen bir karttır. Kart doğrudan USB bağlantısı ile programlanabilir ve adım

motorları için motor sürücü devrelerine çıkış verebilmektedir. Arduino mega kontrol kartı üç

boyutlu yazıcılarda kullanılırken genellikle ramps ek kartı ile kullanılmıştır. Çalışmada

arduino ile ramps kartları birlikte kullanılmıştır. Adım motorları olarak filament sürmek

amaçlı NEMA 17 adım motoru ve üç boyutlu yazıcının asıl motorları olan eksen motorlarına

gelirsek bunlar içinde NEMA 17 adım motorları kullanılmıştır. Bu motorları sürmek için

pololu DRV8825 adım motor sürücüler kullanılmıştır.

Şekil 52. Endüstriyel boyutlarda çift başlı yazıcı elektronik aksam görünümü.

62

2.7.1. NEMA 17 Adım Motor Ve Arduino Ramps Bağlantısı

Çalışmada, çift başlı olan yazıcıda ekstruder üzerinde filament itmek için 2 adet ve

eksen motorları için 4 adet olmak üzere toplamda 6 adet NEMA 17 adım motor kullanılmıştır.

X ve Y eksenlerindeki hareket için ve filament itmek amacıyla gereken kuvvet z ekseni göre

daha düşük olduğu için her biri için 1 adet NEMA 17 motorlar yeterli olmaktadır. Z ekseni

için ise 2 adet NEMA 17 adım motoru kullanılmıştır. Bu motorlar pololu DRV8825 adım

motor sürücüleri ile sürülebilmektedir. Çalışmada 6 adet motor 6 adet pololu sürücü ile

bağlanmıştır.

Şekil 53’de görüldüğü gibi ramps kartı üzerinde NEMA 17 adım motoru için çıkışlar

standart mevcut olduğu için çalışmada kullanılan adım motorları bu çıkışlara bağlanmıştır.

Ayrıca DRV8825 motor sürücüler 3 boyutlu yazıcılar için özel üretilmiş sürücülerdir ve

ramps kartı üzerinde bağlantı yerleri hazır bulunmaktadır. Üzerindeki 8’er adet çift sıralı 16

adet erkek jumper çıkışı ile karta bağlanmaktadır. Üzerlerindeki cıvata ile tork ayarı (akım

ayarı) imkânı vermektedirler. Ayrıca üzerinde çip kısmı ısınabilmekte bu nedenle; bu kısma

soğutucu monte edilir. Şekil 54’de Pololu DRV8825 adım motor sürücü bağlantı şeması ve

özellikleri verilmektedir.

Şekil 54. Pololu DRV8825 adım motor sürücü özellikleri

Şekil 53. NEMA 17 adım motoru ve ramps kartı bağlantı şeması

63

2.7.2. Güç Kaynağı Bağlantısı ve Arduino Ramps Bağlantısı

Çalışmada prototipi üretilen üç boyutlu yazıcı da güç kaynağı olarak 12 Volt 29 Amper

ve 360 Watt özelliklerinde güç kaynağı kullanıldı. Yazıcılar için standart olan bu güç kaynağı

yapılacak olan projede kullanılması uygun olacaktır. Güç girişleri Ramps ’in üzerinde GND

ve V+ olarak görülmektedir. Güç kaynağından sırasıyla + ve – çıkışlar Ramps ‘in bu

girişlerine bağlanacaktır. Güç kaynakları 220 Volt elektriği 12 Volta çevirerek çalışmada

kullanılmıştır. Şekil 55’de 12 Volt güç kaynağı ve Ramps bağlantısı gösterilmiştir.

Güç kaynağı üzerinden 12 Voltluk çıkışlar + ve – olarak Ramps’e bağlanmıştır. Adım

motorları gücünü bu şekilde almaktadır. Adım motorlar çalışmada yüksek güçlü ve torklu

olan motorlardır.

2.7.3. Isıtıcı Nozul Uç (Hot end) ve Arduino Ramps Bağlantısı

Üç boyutlu yazıcılar farklı yöntemlerle yazdırma işlemi yapmaktadır. FDM özellikli

yazıcılar çalışmada plastik eritilir ve daha sonra erimiş maddeyi akıtarak ve yığarak parçalar

basılır. Bu özelliklerini sağlayan en önemli kısım ise nozul kısmıdır. Bu nozuller ısıtma

işlemini ve sıcaklık ölçüm işlemini arduino kartı üzerinden sağlamaktadır. Üç boyutlu

yazıcılarda standart kullanılan bu parça için kart üzerinde hazır bulunan sıcaklık ölçme ve

ısıtıcı güç girişleri vardır. Bu girişler ile bağlantı yapılmıştır. İki adet nozul uç içerisinde

bulunan ısıtıcı fişek rezistanslar güç gereksinimlerini arduino kart üzerinde bulunan 12 V

çıkışlardan almaktadır.

Ayrıca nozul sıcaklığını ölçmek amacıyla ısıtıcı blok içerisinde yer alan thermokupl

çıkışları da kart üzerinde ilgili bölümde artı (+) ve eksi (-) uçlara dikkat edilerek bağlantı

yapılmıştır.

Şekil 55. Güç kaynağı bağlantısı ve arduino ramps bağlantısı

64

Şekil 56’da görüldüğü üzerinde bulunan çıkışlar standart olarak ihtiyaçları

karşılamaktadır. Bu girişlerden ısıtıcı fişek rezistans girişleri kablo bağlantısında kutupları

önemli değildir ancak thermokupl bağlantılarında kutuplar önemli olmaktadır.

2.7.4. Limit Siviçler (Endstop) ve Arduino Ramps Bağlantısı

Üç boyutlu yazıcı çalışma mantığı olarak CNC sistemler ile benzerdir. Bu sistemler her

zaman koordinat eksenlerini kullanarak hareket sağlamakta ve hareketi kontrol etmektedir.

CNC sistemlerde çalışma mantığı olarak eksenler üzerinde istediğimiz noktayı sıfır noktası

kabul ederek işlem yaparız yani sıfır noktasını biz belirleriz. Üç boyutlu yazıcılarda bu görev

daha farklı çalışmaktadır. CNC sistemler tabla üzerine bağladığımız bir parça üzerinde işlem

yapar ve hareket sahası bağlanan parça üzerindedir ve sıfırlamayı bu parçaya göre yapmalıyız.

Üç boyutlu yazıcılar en büyük farklarından biri olan ve yazıcıları özel kılan parçayı sıfırdan

oluşturmasıdır. Üreteceğimiz parçayı tablaya bağlamayız sadece hazırlık aşamasında parçayı

tabla üzerine sanal olarak yerleştiririz ve yazıcı tabla üzerinde o bölgeye parçayı oluşturur. Bu

nedenle parçayı oluşturacağımız noktayı yazıcının belirleyebilmesi amacıyla tabla üzerinde

limitler belirlemeliyiz. Bu limitleri endstoplar ile belirleyebilmekteyiz. Endstoplar üzerlerinde

artı (+) ve eksi (-) çıkışları ile gövdelerinde bulunan metal parçacığa bir nesne dokunduğunda

bu dokunma hareketini sinyale döndürerek karta iletmektedirler. Çalışmada endstop olarak üç

adet kullanılmakta ve x, y, z, eksenleri için birer adet yerleştirilmiştir. Bu endstoplar daha

Şekil 56. Arduino Ramps ve Nozul Uçlar Bağlantı Şeması.

65

önce bahsedildiği üzere metal dokunma kısmı ve plastik gövdesi bulunan mekanik siviçlerdir.

Çalışmada arduino ve ramps kartları üzerinde standart olarak bulunan siviç bağlantı çıkışları

kullanılmıştır. Şekil 57’de siviç bağlantı şeması görülmektedir.

Şekilde görüldüğü üzere arduino ramps kartı üzerinde endstopların bağlanabileceği

çıkışlar yer almaktadır. Burada dikkat edilmesi gereken nokta ise kart üzerinde ikili sıralı yer

alan erkek jumper çıkış uçlarına artı (+) ve eksi (-) uçlara dikkat edecek şekilde bağlantı

yapılmalıdır. Aynı şekilde bir diğer önemli nokta ise bağlantılar arasında bir boşluk bırakarak

bağlantı yapılmalıdır. Sadece z ekseninde 2 adet motor kullanıldığı için boşluk bırakılmaz.

2.7.5. LCD Kontrol Ekranı ve Arduino Ramps Bağlantısı

Çalışmada Bilgisayar bağlantısı olmadan yazıcıyı kontrol etmek amacıyla ve yazıcının

bilgilerini kontrol edebilmek amacıyla Reprap Ramps 1.4 ile uyumlu 12864 LCD Ekran

kullanılmıştır. LCD ekran doğrudan arduino ramps kartı üzerinde standart olarak bulunan

çıkışlara bağlanmıştır. LCD ekran aynı zamanda üzerinde bulunan kart okuyucu sayesinde

hafıza kartı içerisine kaydedilen yazdırma işlemini de okuyabilmekte ve baskı alabilmektedir.

Şekil 58’de arduino ramps kartı ve LCD ekran verilmiştir.

Şekil 57. Arduino ramps ve limit siviç bağlantıları

66

Şekil 58. Arduino ramps kartı ve 12864 LCD Ekran bağlantı şekli.

Ekran ve kart bağlantısı sırasında kutuplar uygun bağlanmalıdır yanlış bağlandığında

görüntü gelmemektedir. Ramps kartı üzerindeki soketler doğrudan yassı kablo ile ekran ile

bağlanmalı ve ekran kenarında bulunan kontrol çubuğu tıklanarak ve çevrilerek menüden

çeşitli komutlar verilebilmektedir.

2.8. Üç Boyutlu Nesne Dilimleme Programı – Cura

Üç boyutlu nesne dilimleme programlarından birisi Cura’dır. Şekil 59’da cura programının

ara yüzü görülmektedir.

Şekil 59. Cura programı ara yüzü

67

Üretilmek istenen ürün modeli önceden STL formatında kaydedilmiştir. Daha sonra bu dosya

cura programına çağırılır. Dosya yükleme işlemini Load sekmesinden yapılmaktadır (Şekil

60).

Şekil 60. STL uzantılı dosyayı yükleme

Çekme testi uygulanacak ürün modeli Şekil 61’de görüldüğü gibi cura program ortamına

gelmiştir.

Şekil 61. Çekme testi uygulanacak ürün modeli

68

Şekil 62’de ürün modelinin temel ayarları yazıcı ayarlarında yapılmaktadır.

Şekil 62. Cura yazdırma temel ayarları

Üç boyutlu baskı için gcode dosyası oluşturulurken başlangıçta ve bitişte olması gereken

komutlar bir kere yazılır bir sonraki gcode dosyasında aynılarını yazmaya gerek kalmaz.

Örneğin “M190 S{print_bed_temperature}; Uncomment to add your own bed temperature

line” komut satırı yazıcıyı çalışırdığımızda tablanın ısınmasını beklemeden baskı işlemini

başlatır

69

3D Yazıcılarda. stl ya da .obj uzantılı kullanılan 3D Model dosyalarını üretebilmek için ilk

önce onları CURA (Slicer,Simplfy3D) adı verilen dilimleyici programlarda g-code’a

dönüştürmek gerekiyor. G-code 3D Yazıcıya koordinat düzleminde hangi rotayı, hangi hızla

izlemesi gerektiği gibi birçok bilgiyi aktarıyor. Yani g-code 3B yazıcı makinanın 3D Baskı

yapmak için anlayacağı dile dönüştürüyor. Bu yazıda ki amacım ise g-code’un içeriğini biraz

daha detaylı anlatmak.

G-code geometrik code’nin kısaltılmış halidir. G-code sadece 3D yazıcının koordinat

düzleminde takip edeceği rotayı içermez aynı zamanda ekstrüderden hangi oranda materyal

akıtılmalı ya da tabla ısısı ne olmalıdır bunları da kapsamaktadır. G-code yüzlerde satırdan

oluşan kod blokları içermektedir. Bu kod bloklarının hepsi bir görev içermektedir. 3D Yazıcı

ise ilk satırdan başlayarak bu satırları takip ederek görevleri yerine getirmektedir.

Şekil 63. Curada g-code ayarları

70

2.9. Üç Boyutlu Yazıcı Baskı Ölçüsü Kalibrasyon Testi

Çalışma kapsamında 20x20x20 ölçüleri olan 3 adet kalibrasyon küpü numune aynı

hızlarda yazdırılmıştır. Kalibrasyon test numunelerinin görünümü Şekil 64’ de verilmiştir.

Modelin baskı öncesinde Cura programı ile yapılan ayarları ve dilimlenme işlemi sonucunda

baskıya geçilmiştir. Baskı işlemi 35 mm/san hız ile 90 dakika sürmüştür.

Şekil 64. Kalibrasyon test numuneleri

Yazdırılan parçaların 0,01 hassasiyetli dijital kumpas ile ölçümleri yapılmıştır. Elde

edilen sonuçlar Tablo 9’ da verilmiştir.

Tablo 6. Üç boyutlu yazıcı baskı ölçüleri doğruluk hata payı tablosu

Numune No Model Ölçüleri (mm) 3D Baskı Ölçüleri (mm) Hata payı yüzde (%)

1 20 x 20 x 20 19,80 x 21,11 x 20,85 1-5,5-4,25

2 20 x 20 x 20 19,90 x 19,81 x 20,29 0,5-0,95-1,45

3 20 x 20 x 20 19,96 x 19,95 x 20,06 0,2-0,25-0,3

71

2.10.Üç Boyutlu Yazıcı Hız Testleri

Çalışma kapsamında endüstriyel üç boyutlu yazıcı prototipi ile farklı hızlarda

numuneler yazdırılmıştır. Yazdırılan numuneler 20 x 20 x 20 mm ölçülerinde kalibrasyon

küpüdür. Birinci numune 35 mm/s hız ile yazdırılmıştır. Baskı işlemi 90 dakika sürmüştür.

Basılan numune Şekil 65’a’ da verilmiştir. İkinci numune 60 mm/s hızla basılmıştır. Baskı

işlemi 65 dakika sürmüştür. Yazdırma işlemi sonucu Şekil 65b’ de görülmektedir. Üçüncü

numune 80 mm/s hızla yazdırılmıştır Baskı işlemi 5. dakika yüzde 20 seviyesinde bitirilmiştir.

Parça tablada sabit kalmış ancak yazdırma işlemi sırasında katmanların yapışmadığı

görülmüştür. Şekil 65c’ de 3. modelin %40 aşamasında içyapısı verilmiştir.

(a) (b) (c)

Şekil 65. Farklı baskı hızlarına göre numuneler;

(a) 35 mm/s hızda (b) 60 mm/s hızda (c) 80 mm/s hızda baskılar

72

2.11.Çekme Testleri

Prototipi yapılan 3 boyutlu yazıcıda üretilen çekme deneyi numuneleri 5 mm/dk

hızında çekme testine tabi tutulmuştur. Çekme testleri yapılan makine İNSTORN (3382) adlı

makinedir. Şekil 66’da bu deney makinasında çekme numunelerinin makine çenelerine nasıl

bağlandığı gösterilmektedir.

Şekil 66. Çekme test cihazının resmi

73

(a) (b)

Şekil 26’ da belirtilen ölçülerde ki deney numunesi 3 boyutlu yazıcıda yazdırabilmesi

için katı modeli Solidworks 2018 çizim programında oluşturulmuş ve Cura programı

kullanılarak yazdırma işlemi gerçekleştirilmiştir. FROSH marka PLA plastik malzemeden ve

FROSH marka %15 kırpılmış karbon fiber takviyeli PLA’dan farklı dolgu oranlarında, dolgu

açılarında, yazdırma sıcaklıklarında, üretim hızlarında ve nozul çaplarında deney numuneleri

üretilmiştir.

Tablo 7. Deney numuneleri malzemeleri

Numuneler Adet

Saf PLA 2

%15 Kırpılmış Karbon Fiber Takviyeli PLA 2

Şekil 67. Deney çubuklarının deney test cihazına bağlanmış görüntüsü;

a) Saf PLA plastik

b) %15 kırpılmış karbon fiber takviyeli PLA

74

ASTM Type-I standartlarına uygun çekme numunesi boyutları ve %100 Doluluk

Oranlarında Curaengine ile Dilimlenmiş Deney Numuneleri Baskı Yönelimleri Şekil 68 ve

Şekil 69 ’de verilmiştir.

Şekil 69. %100 Doluluk oranlarında cura engine ile dilimlenmiş deney numuneleri baskı

yönelimleri 0º

Şekil 68. Standart çekme numunesi boyutları [mm]

75

3.DENEYSEL BULGULAR ve TARTIŞMALAR

Bu çalışmada 3 boyutlu yazıcıda saf PLA ile kırpılmış karbon fiber takviyeli PLA

filamentlerden üretilen çekme numunelerinin testleri gerçekleştirilmiştir. Bu test yapılırken,

FROSH marka saf PLA ve %15 oranında karbon fiber katkılı PLA filament kullanılmıştır. Bu

ürünler aynı marka ve aynı özellikteki PLA filamenti olmasına özen gösterildi. Bunun nedeni

farklı filament üreticilerinin eklemiş olduğu katkı maddelerinden meydana gelecek mekanik

özelliklerdeki değişimleri engellemektir. Böylece elde edilen ürünlerin karşılaştırılması daha

uygun olacaktır.

Üretimi yapılan çekme numunelerinde doldurma şekillerinin parçanın mekanik

özelliklerinde değişimler meydana getirdiği saptanmıştır. Uygun olacak dolgu yöntemleri

(çizgisel, ızgara vb.) denenmiştir. Elde edilen verilerce eş merkezli doldurma yönteminin

geçiş bölgesinde çekme yönüne paralel olduğu ve çekme testi sonuçlarının diğerlerine göre

daha yüksek mukavemette olduğu ortaya çıkmıştır.

Nozul çaplarının mekanik özellikler üzerinde etkisi olduğu görülmüştür. Bu etkinin

araştırılması için 0.4 mm, 0.8 mm ve 1.2 mm nozul çaplarında deneyler yapılmıştır. Nozul

çapı, yazdırma hızının düşük olması ve katman kalınlıklarının en az seviyede tutulması

mekanik iyileştirmeye pozitif etki sağlamıştır.

Üretim sıcaklığının etkisi üretim sırasında meydana gelen parça üzerindeki

pütürleşmeden dolayı fark edilmiş ve sıcaklık farklılığının malzeme üzerinde meydana

getirdiği değişimlerin incelenmesi için farklı sıcaklıklarda deneyler yapılmıştır. Yapılan bu

deneyler sırasında PLA’nın bozunma sıcaklığı göz önünde bulundurulmuştur.

Katkı maddelerinin etkilerinin daha iyi anlaşılması için farklı katkı ve katılım

yüzdelerinin karşılaştırılması gerekmektedir.

Baskı kalibrasyon testi amacıyla 20mm x 20mm x 20mm ölçülerinde numune

modellenmiştir. Üç boyutlu yazıcıda yazdırılan numuneler 0,4 nozul ucu ile % 100 doluluk ’ta

35 mm/s hızda 1 saat 36 dakika sürede yazdırılmıştır, Yazdırma işlemleri ardından birinci

numune %1- %5,5- %4,25, 2. numune %0,5- %0,95- %1,45, 3. Numune %0,2- %0,25 - %0,3

oranlarda hata payı ile yazdırılmıştır. Ortalama hata payları 1. Numune için %3,6, ikinci

numune için %0,96, üçüncü numune için %0,25 bulunmuştur. 1.kalibrasyon küpündeki %3,6

ortalama hata payı tabladaki titreşimlerin ve sehimlerin önlenmesi ve step motor ayarlarının

76

daha hassas yapılması ile 2. Ve 3. Kalibrasyon küplerinde çok daha iyi sonuçları elde

edilmiştir.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03

Çek

me

Ger

ilm

esi

(MP

a)

Birim Uzama (%)

Çekme Gerilmesi -Birim Uzama Değişimi

1,2 Nozul

0,8 Nozul

0,4 Nozul

Şekil 70. Saf PLA için farklı nozul uçlarında üretilen parçaların çekme grafikleri

77

(a) (b) (c)

Şekil 71. Farklı nozul uçlarına göre saf planın iç yapı değişimi ve kopma resimleri;

(a) 0,4 nozul (b) 0,8 Nozul (c) 1,2 Nozul

78

Tablo 8.Farklı nozul çaplarının saf PLA filamenti üzerindeki etkisinin sonuçları

Yazdırma Parameter

Nozul Çapları (mm)

0,4 0,8 1,2

Ekstruder Sıcaklığı(°C) 210 210 210

Doluluk Oranı (%) 100 100 100

Katman Kalınlığı (mm) 0,3 0,6 0,7

Destek Yok Yok Yok

Yazdırma Hızı(mm/dak) 35 35 35

Hareket Hızı (mm/dak) 55 55 55

Aşamalı Dolgu Basamakları 0 0 0

Dolgu Şekli Eş merkezli Eş merkezli Eş merkezli

Duvar Kalınlığı 0,3 0,6 0,8

Akış (%) 100 100 100

Akma Dayanımı (MPa) 54,5 39,23 24,60

Çekme Gerilmesi (MPa) 56,59 40,07 31,43

79

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03

Çek

me

Ger

ilm

esi

(MP

a)

Birim Uzama (%)


1,2 Nozul

0,4 Nozul

0,8 Nozul

Şekil 72. Kırpılmış PLA dan üretilen numunelerin farklı nozul çaplarında çekme deneyi

sonuc oluşan çekme eğrileri

80

(a) (b) (c)

Şekil 73. Çekme deneyi yapılmış kırpılmış pla ların iç yapı ve numune resimleri

(a) 0,4 mm Nozulda (b) 0,8 mm Nozulda (c) 1,2 mm Nozulda Üretilen Parçalar

81

Tablo 9. Farklı nozul çaplarının kırpılmış PLA filamenti üzerindeki etkisinin sonuçları

Yazdırma Parameter

Nozul Çapları (mm)

0,4 0,8 1,2

Ekstruder Sıcaklığı(°C) 210 210 210

Doluluk Oranı (%) 100 100 100

Katman Kalınlığı (mm) 0,3 0,6 0,7

Destek Yok Yok Yok

Yazdırma Hızı(mm/dak) 35 35 35

Hareket Hızı (mm/dak) 55 55 55

Aşamalı Dolgu Basamakları 0 0 0

Dolgu Şekli Eş merkezli Eş merkezli Eş merkezli

Duvar Kalınlığı (mm) 0,4 0,8 0,8

Akış (%) 100 100 100

Akma Dayanımı (MPa) 75,57 48,3 43,6

Çekme Gerilmesi (MPa) 76,55 53,43 46,71

82

(a) (b) (c)

Şekil 74. Farklı sıcaklıklar KIRPILMIŞ PLA nın iç yapı ve kopma resimleri

(a) 190 °C ( b )200 °C ( c) 210 °C

83

(d) (e) (f)

Şekil 75. Farklı sıcaklıklar KIRPILMIŞ PLA nın iç yapı ve kopma resimleri

(d) 220 °C ( e) 230 °C ( f) 240 °C

84

Şekil 77. Farklı ekstruder sıcaklıklarında üretilen parçaların çekme testi sonucu elde edilen değerleri

0

10

20

30

40

50

60

70

0 0,01 0,02 0,03

Çek

me

Ger

ilm

esi

(MP

a)

Birim Uzama (%)


190℃

200 ℃

210 ℃

220 ℃

230 ℃

240 ℃

Şekil 76. Saf PLA baskı yönelim açılarının karşılaştırılması [59]

85

Tablo 10. Farklı sıcaklarda üretilen kırpılmış PLA sonuçları

Yazdırma Parametreleri

Ekstruder Sıcaklıkları (°C)

190 ℃ 200 ℃ 210 ℃ 220 ℃ 230 ℃ 240 ℃

Nozul Çapı (mm) 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4

Doluluk Oranı (%) 100 100 100 100 100 100

Katman Kalınlığı (mm) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3

Destek Yok Yok Yok Yok Yok Yok

Yazdırma Hızı(mm/dak) 35 35 35 35 35 35

Hareket Hızı (mm/dak) 55 55 55 55 55 55

Aşamalı Dolgu Basamakları 0 0 0 0 0 0

Dolgu Şekli Eş merkezli Eş merkezli Eş merkezli Eş merkezli Eş merkezli Eş merkezli

Duvar Kalınlığı (mm) 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4

Akış (%) 100 100 100 100 100 100

Akma Dayanımı (Mpa) 46,52 48,75 52,46 49,21 42,36 43,58

Çekme Gerilmesi (MPa) 48,85 50,10 54,48 50,14 45,43 46,89

86

Tablo 11. Optimum yazdırma parametreleri

Yazdırma Parametreler

KULLANILAN MALZEMELER

PLA %15 Kırpılmış Karbon

Fiber Takviyeli PLA

Ekstruder Sıcaklığı(°C) 210 210

Doluluk Oranı (%) 100 100

Katman Kalınlığı (mm) 0.3 0.3

Destek Yok Yok

Nozul Ucu (mm) 0,4 0,4

Yazdırma Hızı(mm/dak) 35 35

Hareket Hızı (mm/dak) 55 55

Aşamalı Dolgu Basamakları 0 0

Dolgu Şekli Eş merkezli Eş merkezli

Duvar Kalınlığı (mm) 0,4 0,4

Filament Çapı (mm) 1,75 1,75

Akış (%) 100 100

87

4.SONUÇLAR

Çalışmada üretimi yapılan 3 boyutlu yazıcının baskı alanı 650x500x400 mm’dir.

Üretimi yapılan üç boyutlu yazıcı ile ASTM Type-I standartlarına uygun saf PLA ve kırpılmış

karbon fiber katkılı PLA çekme deney numunelerinin üretimi yapılmıştır. Elde edilen

numuneler çekme testi cihazında teste tutularak malzemelerin mekanik özellikleri

karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar aşağıda irdelenmiştir.

• FROSH marka saf PLA’nın %100 doluluk oranında ortalama 48.155 N/mm²

maksimum gerilme kuvvetine sahip olduğu görülmüştür. Aynı markanın %15

kırpılmış karbon fiber takviyeli PLA’ sı %100 doluluk oranında ortalama 54,4820

N/mm² maksimum gerilme kuvvetine sahip olduğu görülmüştür.

• Cura dilimleme programında üretim şekli eş merkezli doldurma olacak şekilde üretimi

yapılan çekme numunelerinde, kırpılmış karbon fiber katkılı PLA geçiş bölgesinde

homojen bir şekilde dağılarak saf PLA’ya göre daha yüksek mekanik özellikler

sergilemiştir.

• Mekanik özelliklerdeki bu artış miktarı nozul çapına göre değişiklikler göstermektedir.

0.4 mm, 0.8 mm ve 1.2 mm nozul çaplarında çekme deney numuneleri üretilmiştir.

Deney numuneleri karşılaştırıldığında artan nozul çapı ile mekanik özelliklerin

azaldığı görülmüştür. Bunun sebebi olarak artan nozul çapı ile malzemeler arası

boşlular artmış yani tanecik yapılarında büyüme meydana gelmiştir. Malzemenin

tanecik yapısındaki büyüme mekanik özelliklerin düşmesine sebep olmaktadır.

Özellikle kırpılmış karbon fiber katkılı PLA da nozul çapı büyüdüğünde karbon fiber

yüzeye tam yapışamadığından boşluklu yapılar oluşturarak mukavemeti düşürücü etki

yapmaktadır. En yüksek mekanik özellikler 0.4 mm nozul çapında elde edilmiştir.

• Üretici firmanın tavsiye ettiği üretim sıcaklıkları da üretimler yapılmış ve optimum

sıcaklık değeri aranmıştır. Sıcaklık değişimlerinin etkisi malzemelerin mekanik

özelliklerinde farklılıklar meydana getirmiştir. Yapılan deneylerde 190, 200, 210, 220,

230 ve 240 ℃’de numuneler alınmıştır. Daha yüksek sıcaklıklarda PLA bozulma

sıcaklığına ulaşacağından dolayı daha yüksek sıcaklıklarda deney yapılmamıştır.

Çekme deneyi yapılan numunelerde optimum sıcaklık 210 ºC olarak belirlenmiş ve en

yüksek mekanik özellikler bu değerlerde alınmıştır. Artan sıcaklıkla PLA malzeme

88

yapısında bozulmalar ve yanmalar meydana gelmiştir. İç yapılar incelendiğinde bu

yanmalardan kaynaklanan hava kabarcıkları ve boşluklu yapıların meydana geldiği

görülmüştür. Aynı zamanda artan sıcaklık ile katmanlarda erime yani malzeme

boyutlarında sapmalar ve yüzeylerde pürüzler meydana gelmiştir.

• Dolgu şekillerine göre numunelerde inceleme yapıldığında çekme yönüne paralel yani

0º de dolgu işlemi yapıldığında deney numunesinin mekanik özelliklerinde artış

gözlemlenmiştir. Dolgu açısı arttıkça yani dolgu şekli çekme yönüne dik olduğunda

mekanik özelliklerde azalmalar meydana gelmektedir

• Baskısı yapılan çekme numuneleri ölçülerinde ortalama %1,1 ölçüm hatası oluşurken,

baskıların köşelerinde yaklaşık 0,4 mm’lik radyüslü bombeler oluşmuştur.

• Kırpılmış karbon fiber PLA kullanımında malzemenin mekanik özelliklerinde artış

gözlemlenmesine rağmen Saf PLA ya göre yapının daha da gevrek bir hal aldığı

görülmüştür.

• Yapılan hız testinde 0,4 mm nozzle ile yazılan numuneler içerisinde 35 mm/s hızla

yazdırılan numunede en iyi parça kalitesi elde edilmiştir. Üst yüzey başarılı şekilde

kapatıldığı görülmüştür. 60 mm/s hızla yazdırılan numunede yazdırma anında kenar

yüzeylerde kalitenin düşük olduğu ve üst yüzeyde kapatılmamış katmanlar

gözlemlenmiştir. 80 mm/s hızla yazdırılmış numune de katman yapışmaması sorunu

yaşanmıştır. Numune kenarlarında ve iç dolgusunda pürüzlü yüzey gözlenmiştir.

• Optimum sonuçların elde edildiği dilimleme özellikleri; %100 doluluk, 0,2 mm

katman kalınlığı, 0,7 mm duvar kalınlığı, 35 mm/s 0.4 mm nozul uç ve 210 ºC dir.

Baskı yönelimlerinin 0° olması mekanik özellikleri pozitif yönde etkilemiştir.

89

5.ÖNERİLER

Elde edilen sonuçlar neticesinde gelecekte daha verimli ve mekanik özellikleri daha

yüksek malzemeler elde etmek için aşağıdaki öneriler dikkate alınabilir.

• Filament çeşitlerine göre malzemenin mekanik özellikleri artırılabilir. Son yıllarda

üretimi gerçekleştirilen bronz katkılı filamentler, metal katkılı filamentler, yüzde

oranları yüksek karbon fiber katkılı filamentler, ergimiş cam katkılı filamentler,

naylon katkılı filamentler ve PETG filamentler kullanılarak malzemenin mukavemet

özelliği artırılabilir. Fakat mukavemetdeki değişiklikler ve katkı maddelerinin cinsine

göre parçalardaki süneklik veya gevreklik değerlerinde değişmeler meydana gelebilir.

Bunlardan dolayı her ne kadar mukavemet artışı istense de filament seçimi yapılırken

istenilen diğer mekanik özellikler de göz önünde bulundurulmalıdır.

• Katkı elemanı olarak sürekli karbon fiber kullanılarak mekanik özelliklerdeki

değişimler incelenebilir.

• Elde edilenin dışındaki mekanik özelliklerin dışındaki değişimlerin saptanabilmesi

için farklı testler (üç noktada eğilme testi, basma testi , darbe testi, vb.) uygulanabilir.

• Dolgu yoğunluğu mukavemet artışına etki eden diğer bir faktördür. Bu yüzden

mekanik özellikleri iyileştirilmesi istenen parçalarda dolgu oranını yüksek tutarak

tanecik yapısı küçük olması sağlanır ise malzemenin mekanik özelliklerinde artış

gözlemlenebilir.

• Katman kalınlığı ve nozul çapı ne kadar küçük yapılarda olursa mekanik özellikler,

özellikle mukavemet değerlerinde büyük artış gözlemlenebilir. Ne kadar küçük

tanecik yapısı ve katmanlar arası yapışma güçlendirilirse mukavemet o kadar

artacaktır.

• Yazıcı boyutları da hem mekanik hem de yüzey hassasiyeti açısından büyük öneme

sahiptir. Olabildiğince küçük ve titreşimleri azaltacak rijit bir yapı seçilerek malzeme

üzerinde hem mekanik hem yüzey pürüzlülüğü açısından iyileştirmeler yapılabilir.

• Üretim hızının optimum düzeyde olması tanecikler arası yapışmayı daha homojen bir

şekilde olmasını sağlayacaktır. Bu sonucun malzemenin mekanik özellikleri üzerinde

pozitif etki sağlayacağı düşünülmektedir.

• Yazıcı gelişimi ve baskı kalitesinin artırılması için bazı ek işlemler yapılabilir. İlk

olarak yazıcının etrafı havanın homojen bir şekilde dağılması için kapatılabilir.

90

Böylece sıcaklık dağılımı homojen bir şekilde dağılmış ve ortam sıcaklığı her

katmanda sabit kalacağından daha iyi tanecikler arası yapışma gerçekleştirilebilir.

Bununla beraber baskı alanı büyüklüğünce tabla ısıtması gerçekleştirilip baskı alınan

ürünün çarpılması engellenebilir. Baskıların yüzey kalitesini artırmak için gelişmiş

titreşim önleyici ayaklar ve yere sabitleme sistemleri kullanılabilir.

91

6.KAYNAKLAR

1. Kolitsky, Michael A. Reshaping Teaching and Learning with 3D Printing

Technologies,http://www.ementor.edu.pl/artykul/index/numer/56/id/1130,(2014) 1-12.

2. Huang Samuel H., Liu Penk, Mokasdar Abhiram, Hou Liang (2013). Additive

Manufacturing and Its Societal Impact:A Literature Review, The International Journal of

Advanced Manufacturing Technology, July 2013, Volume 67, Issue 5, 1-25.

3. Huang Samuel H., Liu Penk, Mokasdar Abhiram, Hou Liang.Addediver

Manufacturing and Its Societal Impact:A Literature Review, The International Journal of

Advanced Manufacturing Technology, July 2013, Volume 67, Issue 5, p.1192,b

4. Chua Chee Kai, Leong Kâh Fai, Lim Chu Sing. Rapid Protoyping: Principles and

Applications, 2nd Edition, by World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., p.12 Cross, N.

(1999). Design Research: A Diciplined Conversation, Design Issues, Vol. 15, No. 2, 5-10.

5. http://www.3dsystems.com/30-years-innovation. 22 Mayıs, 2018.

6. http://www.me.utexas.edu/news/news/selective-laser-sintering-birth-of-an-industry

Selective Laser Sinterin, B. (2012). Selective Laser Sintering, Birth of an Industry

Department of Mechanical Engineering. 26 Mayıs, 2018.

7. http://www.3dsystems.ru/products/slaseries/sla250/index.asp.html 3dsystems.ru (2016).

Products: SLA 250 – Introduction. 26 Mayıs, 2018.

8. http://www.stratasys.com/3d-printers/technologies/fdm-technology. (2016). How FDM

3D Printing Works. 19 Mayıs, 2018.

9. https://en.wikipedia.org/wiki/Laminated_object_manufacturing Wikipedia (2016).

Laminated object manufacturing, 26 Mayıs, 2018.

10. https://en.wikipedia.org/wiki/Stratasys Wikipedia (2016). Stratasys .04 Mayıs, 2018.

11. http://web.mit.edu/tdp/www/whatis3dp.html Web.mit.edu. What is Three Dimensional

Printing. 18 Nisan, 2018

12. http://wohlerassociates.com/MarApr08TCT.htm Wohlerassociates.com (2016). Wohlers

Associates. 21 Mayıs, 2018,

13. Corporation (2016). 3D Systems Acquires Rapid Prototyping Business from EOS Gmbh

of Germany, http://www.prnewswire.com/news-releases/3d-systems-acquires-rapid-

prototyping-business-from-eos-gmbh-of-germany-75167172.html. 20 Mayıs, 2018.

14. Number, M. (2016). Wake Forest Physician Reports First Human Recipients of

Laboratory Grown Organs.

http://www.ementor.edu.pl/artykul/index/numer/56/id/1130

http://www.3dsystems.com/30-years-innovation

http://www.me.utexas.edu/news/news/selective-laser-sintering-birth-of-an-industry

http://www.3dsystems.ru/products/slaseries/sla250/index.asp.html

http://www.stratasys.com/3d-printers/technologies/fdm-technology

https://en.wikipedia.org/wiki/Laminated_object_manufacturing

https://en.wikipedia.org/wiki/Stratasys

http://web.mit.edu/tdp/www/whatis3dp.html

http://wohlerassociates.com/MarApr08TCT.htm

http://www.prnewswire.com/news-releases/3d-systems-acquires-rapid-prototyping-business-from-eos-gmbh-of-germany-75167172.html

http://www.prnewswire.com/news-releases/3d-systems-acquires-rapid-prototyping-business-from-eos-gmbh-of-germany-75167172.html

92

http://www.wakehealth.edu/NewsReleases/2006/Wake_Forest_Physician_Reports_First_

Human_Recipients_of_Laboratory-Grown_Organs.html 12 Mayıs, 2018

15. https://en.wikipedia.org/wiki/Objet_Geometries. 16 Mayıs, 2018.

16. http://www.wakehealth.edu/Research/WFIRM/Research/Engineering-A-Kidney.htm

12 Mayıs, 2018.

17. http://www.3dsystems.com/press-releases/z-corporation-ships-spectrum-z510-3d-

printing-systems. 3D Systems, (2016). Z Corpotration Ships Spectrum Z510 3D Printing

Systems. 20 Nisan, 2018

18. Wittbrodt, B., Glover, A., Laureto, J., Anzalone, G., Oppliger, D., Irwin, J. and

Pearce, J. (2013). Life-cycle economic analysis of distributed manufacturing with open-

source 3-D printers.Mechatronics, 23(6), pp.713-726.

19. McLellan, C. (2014). The history of 3D printing: A timeline, ZDNet.

http://www.zdnet.com/article/the-history-of-3d-printing-a-timeline 26 Mart, 2018.

20. http://reprap.org/wiki/Darwin Reprap.org (2016). Darwin- RepRapWiki. 06 Mayıs,

2018.

21. http://www.thingiverse.com Thingiverse.com (2016). MakerBot Thingiverse.25 Mart,

2018.

22. http://www.makerbot.com Replicator, M. (2016). 3D Printing Resources and Tools |

MakerBot. 16 Nisan, 2018.

23. http://reprap.org/wiki/Mendel Reprap.org (2016). Mende- RepRapWiki. 06 Mayıs 2018

24. http://www.stratasys.com/resources/case-studies/automotive/urbee Stratasys.com.

(2016). 3D Printed Car | Stratasys. 11 Nisan 2018

25. http://www.invetech.com.au/portfolio/life-sciences/3d-bioprinter-world-first-print-human-

tissue Invetech.com.au (2016). Organovo: NovoGen MMX Bioprinter™ —Life Sciences

—Invetech. 17 Mart, 2018.

26. https://www.epsrc.ac.uk/files/newsevents/publications/case-studies/2011/3d-printing-

closer-to-commercial-reality-3d-chocolate-heaven. 09 Mayıs, 2018.

27. http://www.southampton.ac.uk/~decode/index_files/Page804.html. 19 Mart, 2018.

28. http://www.3dsystems.com/press-releases/3d-systems-completes-acquisition-z-corp-and-

vidar 3D Systems (2016). 3D Systems Completes The Acquisition Of Z Corp and Vidar.

08 Mart, 2018.

http://www.wakehealth.edu/NewsReleases/2006/Wake_Forest_Physician_Reports_First_Human_Recipients_of_Laboratory-Grown_Organs.html

http://www.wakehealth.edu/NewsReleases/2006/Wake_Forest_Physician_Reports_First_Human_Recipients_of_Laboratory-Grown_Organs.html

https://en.wikipedia.org/wiki/Objet_Geometries

http://www.wakehealth.edu/Research/WFIRM/Research/Engineering-A-Kidney.htm

http://www.3dsystems.com/press-releases/z-corporation-ships-spectrum-z510-3d-printing-systems

http://www.3dsystems.com/press-releases/z-corporation-ships-spectrum-z510-3d-printing-systems

http://www.zdnet.com/article/the-history-of-3d-printing-a-timeline

http://reprap.org/wiki/Darwin

http://www.thingiverse.com/

http://www.makerbot.com/

http://reprap.org/wiki/Mendel

http://www.stratasys.com/resources/case-studies/automotive/urbee

http://www.invetech.com.au/portfolio/life-sciences/3d-bioprinter-world-first-print-human-tissue

http://www.invetech.com.au/portfolio/life-sciences/3d-bioprinter-world-first-print-human-tissue

https://www.epsrc.ac.uk/files/newsevents/publications/case-studies/2011/3d-printing-closer-to-commercial-reality-3d-chocolate-heaven

https://www.epsrc.ac.uk/files/newsevents/publications/case-studies/2011/3d-printing-closer-to-commercial-reality-3d-chocolate-heaven

http://www.southampton.ac.uk/~decode/index_files/Page804.html

http://www.3dsystems.com/press-releases/3d-systems-completes-acquisition-z-corp-and-vidar

http://www.3dsystems.com/press-releases/3d-systems-completes-acquisition-z-corp-and-vidar

93

29. http://www.3ders.org/articles/20140903-3d-systems-acquires-belgian-metal-3d-printing-

service-company-layerwise.html. 3ders.org (2017). 3D Systems acquires Belgian metal

3D printing service company LayerWise. 31 Mart, 2018.

30. http://investors.stratasys.com/releasedetail.cfm?ReleaseID=649712

Investors.stratasys.com (2018). Stratasys Celebrates 10-Year Anniversary of Industry's

First Low-Priced 3D Printer: the Dimension (NASDAQ: SSYS). 05 Mayıs, 2018.

31. http://www.amazon.com/b?ie=UTF8&node=6066126011 Amazon.com (2016).3D Printer

& 3D Printer Filament: Amazon.com. 26 Mayıs, 2018.

32. http://priyoid.com/3d-yazici-ile-uretilenler/3d-yazici-ile-bina-uretmek/

33. http://priyoid.com/haberler/6-eksenli-robotik-3d-yazici/ 6 Eksenli Robotik 3D Yazıcı, 25

Mayıs, 2018.

34. https://www.log.com.tr/karsinizda-dunyanin-en-buyuk-uc-boyutlu-metal-yazicisi-video/.

14 Nisan, 2018.

35. Wohler Report (2015). Wohler Report, 3D Printing and Additive Manufacturing State of

the Industry, Annual Worldwide Progress Report, 18-182

36. B. N. Turner, R. Strong, S. A. Gold, (2014). A review of melt extrusion additive

manufacturing processes: I. Process design and modeling, Rapid Prototyping Journal, 192-

204.

37. https://www.makergeeks.com İnternet: Üç Boyutlu Yazıcı Malzemeleri, 13 Mart, 2018.

38. www.esun3d.net İnternet: Üç Boyutlu Yazıcı Malzemeleri,10 Mart, 2018.

39. https://www.formfutura.com İnternet: Üç Boyutlu Yazıcı Malzemeleri, 19 Mart, 2018.

40. https://www.artiboyut.com/index.php/tr/bilgi-bankasi/39-3d-yazici-filament-ozellikleri

28 Mayıs, 2018

41. http://priyoid.com/haberler/boeing-ucaklarinda-3d-yazicidan-uretilmis-20-000-parca/

2 Mart, 2018.

42. https://www.fiyatimbu.com/blog/otomotivde-3d-printer-uygulamalari212.12 Mayıs, 2018

43. Krassenstein, E. (2014). Why 3D Printing Needs to Take Off in Schools Around the

World. https://3dprint.com/27743/3d-printing-benefits-schools 27 Nisan, 2018.

44. https://www.fiyatimbu.com/blog/tipta-3d-printer-uygulamalari_210. 1 Nisan, 2018.

45. http://priyoid.com/3d-yazici-ile-uretilenler/yemek-basan-3d-yazicilar-gelecegi-

besleyecek/ 24 Mayıs, 2018.

46. http://www.3dortgen.com/blog/nasa-uzaya-uc-boyutlu-yazici-gonderdi. 5Mayıs 2018.

http://www.3ders.org/articles/20140903-3d-systems-acquires-belgian-metal-3d-printing-service-company-layerwise.html

http://www.3ders.org/articles/20140903-3d-systems-acquires-belgian-metal-3d-printing-service-company-layerwise.html

http://investors.stratasys.com/releasedetail.cfm?ReleaseID=649712

http://www.amazon.com/b?ie=UTF8&node=6066126011

http://priyoid.com/haberler/6-eksenli-robotik-3d-yazici/

https://www.log.com.tr/karsinizda-dunyanin-en-buyuk-uc-boyutlu-metal-yazicisi-video/

https://www.makergeeks.com/

http://www.esun3d.net/

https://www.formfutura.com/

https://www.artiboyut.com/index.php/tr/bilgi-bankasi/39-3d-yazici-filament-ozellikleri

http://priyoid.com/haberler/boeing-ucaklarinda-3d-yazicidan-uretilmis-20-000-parca/

https://www.fiyatimbu.com/blog/otomotivde-3d-printer-uygulamalari212

https://3dprint.com/27743/3d-printing-benefits-schools

https://www.fiyatimbu.com/blog/tipta-3d-printer-uygulamalari_210

http://priyoid.com/3d-yazici-ile-uretilenler/yemek-basan-3d-yazicilar-gelecegi-besleyecek/

http://priyoid.com/3d-yazici-ile-uretilenler/yemek-basan-3d-yazicilar-gelecegi-besleyecek/

http://www.3dortgen.com/blog/nasa-uzaya-uc-boyutlu-yazici-gonderdi

94

47. http://mcortechnologies.com/industries/architecture/ Mcor Technologies Architecture, 3D

Printer Solutions. 28 Nisan, 2018.

48. https://www.dezeen.com/2016/01/24/video-energetic-pass-3d-printed-shoes-neta-soreq-

fashion-footwear-design-movie/. 17 Mayıs, 2018.

49. Tucker, E. New Balance partners with Nervous System to 3D print soles, Dezeen.

https://www.dezeen.com/2015/12/06/new-balance-nervous-system-3d-printed-

personalised-soles-trainers-footwear/. 1 Mayıs, 2018.

50. Altun, İ. Osteoid: Deniz Karaşahin’den 3D Basılmış Alçı ve Kemik Uyarıcısı.

https://bigumigu.com/haber/osteoid-deniz-karasahin-den-3b-basilmis-alci-ve-kemik-

uyaricisi/. 11 Mart, 2018.

51. Halterman, T. Osteoid: Deniz Karaşahin’den 3D Basılmış Alçı ve Kemik Uyarıcısı.

http://www.3dprinterworld.com/article/3d-printed-osteoid-from-deniz-karasahin.

20 Mayıs, 2018.

52. http://altun3d.com/index.php?route=product/product&path=59&product_id=56

23 Nisan, 2018.

53. https://www.thingiverse.com.html. 09 Mayıs, 2018.

54. http://dergipark.gov.tr/gazimmfd/issue/36607/416523. 25 Mayıs, 2018.

55. 1. Nash, N.H.; Young, T.M.; McGrail, P.T.; Stanley, W.F. Inclusion of a thermoplastic

phase to improve impact and post-impact performances of carbon fibre reinforced

thermosetting composites—A review. Mater. Des. 2015, 85, 582–597. [CrossRef]

56. Stephens, B., Azimi, P., El Orch, Z. and Ramos, T., “Ultrafine particle emissions from

desktop 3D printers” Atmospheric Environment, 79: 334-339 (2013).

57. Günther D., Heymel B., Günther F. J. and Ederer I., “Continuous 3D-Printing for

additive manufacturing”, Rapid Prototyping Journal, 20 (4): 320–327 (2014).

58. Chua Chee Kai, Leong Kâh Fai, Lim Chu Sing (2003). Rapid Protoyping: Principles

and Applications, 2nd Edition, by World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., p.12 Cross,

N. (1999). Design Research: A Diciplined Conversation, Design Issues, Vol. 15, No. 2, 5-

59. Letcher, T., ve Waytashek, M., Material property testing of 3d printed specimen in PLA

on an entry level 3d printer, (2014) 1-8,

http://mcortechnologies.com/industries/architecture/

https://www.dezeen.com/2016/01/24/video-energetic-pass-3d-printed-shoes-neta-soreq-fashion-footwear-design-movie/

https://www.dezeen.com/2016/01/24/video-energetic-pass-3d-printed-shoes-neta-soreq-fashion-footwear-design-movie/

https://www.dezeen.com/2015/12/06/new-balance-nervous-system-3d-printed-personalised-soles-trainers-footwear/

https://www.dezeen.com/2015/12/06/new-balance-nervous-system-3d-printed-personalised-soles-trainers-footwear/

https://bigumigu.com/haber/osteoid-deniz-karasahin-den-3b-basilmis-alci-ve-kemik-uyaricisi/

https://bigumigu.com/haber/osteoid-deniz-karasahin-den-3b-basilmis-alci-ve-kemik-uyaricisi/

http://www.3dprinterworld.com/article/3d-printed-osteoid-from-deniz-karasahin

http://altun3d.com/index.php?route=product/product&path=59&product_id=56

https://www.thingiverse.com.html/

http://dergipark.gov.tr/gazimmfd/issue/36607/416523

95

ÖZGEÇMİŞLER

Abdulkadir BEDİR 1995 yılında İstanbul’da doğdu. 2013 yılında Bağcılar

Anadolu Teknik Meslek Lisesi Makine Teknolojisi Alanını ve okulunu birincilikle bitirdi.

Aynı yıl Karadeniz Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği

Bölümü’ne başladı.2014 yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Yabancı Diller

Yüksekokulu’nda İngilizce hazırlık eğitimini bitirdikten sonra lisans öğrenim hayatına

başladı. Orta seviyede İngilizce, temel seviyede Rusça bilmektedir.

Esger İSMAYİLOV 1997 yılında Nahcivan (AZERBAYCAN)’da doğdu. 2014

yılında Nahcivan Devlet Lisesinden mezun oldu ve aynı yıl Karadeniz Teknik Üniversitesi

Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü’ne başladı. Orta seviyede İngilizce

bilmektedir.

Cenk ÇIRIKKA 1994 yılında İstanbul’da doğdu. 2013 yılında Nahit Menteşe

Teknik ve Anadolu Meslek Lisesi’nin Bilişim Teknolojileri Bölümü’nden mezun oldu ve aynı

yıl K.T.Ü Mühendislik Fakültesi Metalürji ve Malzeme Mühendisliği Anabilim Dalı’nda

lisans öğrenimine başladı. 2014 yılında Karadeniz Teknik Üniversitesi Yabancı Diller

Yüksekokulu’nda İngilizce hazırlık bölümünü bitirdikten sonra lisans hayatına başladı. Şu an

Metalürji ve Malzeme Mühendisliği (Anadal) ve Makine Mühendisliği (Çift Anadal)

programlarında eğitim hayatına devam etmektedir. Orta seviyede İngilizce bilmektedir.

T · 2020. 9. 7. · PLASTİK ENJEKSİYON KALIP BASKISI DIù TİCARET LİMİTED ùİRKETİ’ne teekkür ederiz. Maddi ve manevi her türlü desteklerini bizden esirgemeyen AİLELERİMİZE

Documents