T.C. DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ GÜZEL SANATLAR FAKÜLTESİ SERAMİK VE CAM TASARIMI BÖLÜMÜ LİSANS TEZİ

Transkript

1 T.C. DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ GÜZEL SANATLAR FAKÜLTESİ SERAMİK VE CAM TASARIMI BÖLÜMÜ LİSANS TEZİ ÜÇ BOYUTLU YAZICILARDA HARÇ YIĞMA TEKNİĞİ İLE SERAMİK ŞEKİLLENDİRME HAZIRLAYAN FATİH ASLAN DANIŞMAN DOÇ. EFE TÜRKEL İZMİR 2017

2 ÖNSÖZ Üç boyutlu yazıcıların seramik malzemeler ile kullanımı geçtiğimiz on yılda ortaya çıkıp, hızlı bir gelişme göstermiştir. Seri üretimin yanı sıra sanatçıları da içine çekmiş, yeni bir ifade ve biçimlendirme şekli olarak görülmektedir. Resim, grafik, sinema gibi sanat alanlarında kullanılmaya başlanması ile sanat eseri üretiminde yeni teknolojinin kullanımı farklı örnekler ortaya koymuştur. Gelişen teknoloji ile seramiğin üç boyutlu yazıcı teknolojisinde daha verimli kullanımına yönelik birçok araştırma ve geliştirme projeleri başlatılmıştır. Hazırlanan bu çalışma günümüzde kişisel kullanımın çoğaldığı 3B teknolojisini seramik malzeme yönünden ele almakta ve bilgisayar destekli tasarımların, hızla gelişen üç boyutlu yazıcı teknolojisini kullanarak seramik ürün üretimini ve aşamalarını içermektedir. Eğitim yılım sürecinde, başta bölüm başkanımız Prof. Sevim Çizer e, danışmanım Doç. Efe Türkel'e ve bölümümüz öğretim üyelerine, çalışmalarım esnasında yardımını eksik etmeyen Emre Aydos a, bu çalışmayı maddi ve manevi olarak destekleyen aileme ve dostlarıma teşekkürlerimi sunarım. ii

3 İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ... i İÇİNDEKİLER... ii FOTOĞRAF LİSTESİ... vi GİRİŞ... 1 BÖLÜM 1 ÜÇ BOYUTLU YAZICI NEDİR? 1.1. Üç Boyutlu Yazıcının Tanımı Üç Boyutlu Yazıcılarda Çıktı Teknikleri Işıkla Kürleme Tekniği (SLA) Tabaka Yapıştırma Tekniği (LOM) Toz Bağlama Tekniği Seçmeli Lazer Sinterleme Tekniği (SLS) Yapıştırıcı İle Toz Bağlama Tekniği Harç Yığma Tekniği (FDM)... 9 BÖLÜM 2 SERAMİK ÜRETİMİNDE KULLANILAN ÇIKTI TEKNİKLERİ 2.1. Üç Boyutlu Seramik Yazıcılarda Kullanılan Çıktı Teknikleri Seçmeli Lazer Sinterleme Tekniği İle Seramik Üretimi Harç Yığma Tekniği İle Seramik Üretimi iii

4 2.2. Üç Boyutlu Seramik Yazıcı Kullanan Sanatçılar Olivier van Herpt Jonathan Keep Ronald Rael Harç Yığma Prensipli Üç Boyutlu Seramik Yazıcılar Ve Çıktı Örnekleri DeltaWasp 3D Printer Lutum 3D Clay Printer D Potterbot BÖLÜM 3 ÜÇ BOYUTLU YAZICILAR İÇİN GEREKLİ YAZILIMLAR VE PARÇALAR 3.1. Üç Boyutlu Dijital Modelleme Yazılımları Üç Boyutlu Yazıcılar İçin Yardımcı Yazılımlar Geliştirilebilir Seramik Üç Boyutlu Yazıcı İçin Gereken Parçalar Alt ve Üst Çerçeve Bağlantı Parçaları Taşıyıcı parçalar, Tekerlekler Ve Rot Çubukları Ekstruder Yatağı Sigma Profil Kayış ve Kasnak Motorlar ve Limit Sensörleri (Limit Switch) Somun ve Cıvatalar iv

5 Kart Ve LCD Ekran Güç Kaynağı Depo ve Ekstruder BÖLÜM 4 UYGULAMA 4.1. Seramik Ürün Uygulamaları Seramik Ürün Modellemesi Ve Baskıya Hazırlanması Çamurun Hazırlanması Ve Hazneye Yerleştirilmesi Baskı Süreci Ve Pişmiş Ürünler SONUÇ v

6 RESİM LİSTESİ Resim 1: SLA tekniği çalışma prensibi Kaynak: Resim 2: SLA baskı örneği Kaynak: Resim 3: LOM Yapıştır-Kes tekniği çalışma prensibi Kaynak: g.png Resim 4: LOM Yapıştır + Kes tekniği destek parçalarının sökülmesi Kaynak: Resim 5: LOM Kes + Yapıştır tekniği çalışma prensibi Kaynak: Resim 6: Toz Bağlama SLS yönteminin çalışma prensibi Kaynak: Resim 7: Yapıştırıcı ile toz bağlama tekniği çalışma prensibi ve bu yöntem ile üretilmiş parçalar Kaynak: Resim 8: Harç Yığma FDM yönteminin çalışma prensibi pdf Resim 9: Motor gücü kullanan üç boyutlu seramik yazıcı örneği Resim 10: Kompresör kullanan üç boyutlu seramik yazıcı örneği Kaynak: Resim 11: Motorsuz ekstruder örneği Kaynak: Resim 12: Motorlu ekstruder örneği Kaynak: Resim 13: Olivier van Herpt Kaynak: vi

7 Resim 14: O. V. Herpt in çalışmaları Kaynak: Resim 15 O.V. Herpt'in Çalışması Kaynak: Resim 16 O.V. Herpt'in Çalışması Kaynak: Resim 17 O.V. Herpt'in Çalışması Kaynak: Resim 18 O.V. Herpt'in Çalışmaları Kaynak: Resim 19 O.V. Herpt'in Çalışmaları Kaynak: Resim 20 O.V. Herpt'in Çalışmaları Kaynak: Resim 21 O.V. Herpt'in Çalışması Kaynak: Resim 22 O.V. Herpt'in Çalışması Kaynak: Resim 23 O.V. Herpt'in Çalışması Kaynak: Resim 24 O.V. Herpt'in Çalışması Kaynak: Resim 25 O.V. Herpt'in Çalışması Kaynak: Resim 26: Jonathan Keep Kaynak: Resim 27: Jonathan Keep in çalışması Kaynak: Resim 28: Jonathan Keep in çalışması Kaynak: vii

8 Resim 29: Jonathan Keep in çalışması Kaynak: Resim 30: Jonathan Keep in çalışmaları Kaynak: Resim 31: Jonathan Keep in çalışmaları Kaynak: Resim 32: Jonathan Keep in çalışmaları Kaynak: Resim 33: Jonathan Keep in çalışmaları Kaynak: Resim 34: Jonathan Keep in çalışması Kaynak: Resim 35: Jonathan Keep in çalışmaları Kaynak: Resim 36: Jonathan Keep in çalışmaları Kaynak: Resim 37: Ronald Rael Kaynak: pg Resim 38: Ronald Rael in Çalışması Kaynak: Resim 39: Ronald Rael in Çalışması Kaynak: Resim 40: Ronald Rael in Çalışmaları Kaynak: viii

9 Resim 41: Ronald Rael in Çalışmaları Kaynak: Resim 42: Ronald Rael in Çalışması Kaynak: Resim 43: Ronald Rael in Çalışmaları Kaynak: Resim 44: Ronald Rael in Çalışmaları Kaynak: Resim 45: Ronald Rael in Çalışmaları Kaynak: Resim 46: Ronald Rael in Çalışmaları Kaynak: Resim 47: Ronald Rael in Çalışması Kaynak: Resim 48: Ronald Rael in Çalışması Kaynak: Resim 49: Ronald Rael in Çalışması Kaynak: Resim 50: Ronald Rael in Çalışması Kaynak: Resim 51: Ronald Rael in Çalışması Kaynak: Resim 52: Ronald Rael in Çalışması Kaynak: ix

10 Resim 53: Ronald Rael in Çalışması Kaynak: Resim 54: Ronald Rael in Çalışması Kaynak: Resim 55: Ronald Rael in Çalışması Kaynak: Resim 56: Ronald Rael in Çalışması Kaynak: Resim 57: Ronald Rael in Çalışması Kaynak: Resim 58: DeltaWasp 20x40 Kaynak: Resim 59: DeltaWasp 20x40 seramik ekstruder ve depo Kaynak: tanitim-2.jpg Resim 60: DeltaWasp ile üretilen seramik ürünler Kaynak: Resim 61: DeltaWasp ile üretilen seramik ürünler Kaynak: 3d_WASP_LivyngEcodesign6.jpg Resim 62: DeltaWasp ile üretilen seramik ürünler Kaynak: 3d_WASP_LivyngEcodesign7.jpg Resim 63: DeltaWasp ile üretilen seramik ürünler Kaynak: 3d_WASP_LivyngEcodesign9.jpg Resim 64: Lutum 3D seramik yazıcı Kaynak: x

11 Resim 65: Lutum 3D seramik ürün örneği Kaynak: Resim 66: Lutum 3D seramik ürün örneği Kaynak: Rbk9ij7XmYQ5fL8jORY7O9wsB1zhBQzWosEy_ipP5w=w1920-h1080-rw-no Resim 67: Lutum 3D seramik ürün örneği Kaynak: RAh-2quQG8vDpHT2KqUJC3nijVDAPMHKOjUw=w1920-h1080-rw-no Resim 68: Lutum 3D seramik ürün örneği Kaynak: DuN1zZDe0dLz8uXhumyAiwN2FZDBSrx3UKedvQ=w1920-h1080-rw-no Resim 69: Lutum 3D seramik ürün örneği Kaynak: dz765o8nw9awsj_ftczjwz62cebzfrrhytdczdg=w1920-h1080-rw-no Resim 70: Lutum 3D seramik ürün örneği Kaynak: Resim 71: Lutum 3D seramik ürün örneği Kaynak: G fqyqcja_kku0xay9alac4wwsjzomx2aqfkusk5djmqdehl1qzcvq0qffpz FU0rOg=w1920-h1080-rw-no Resim 72: 3D Potterbot Kaynak: faea733c/ /v4.0frontweb.gif Resim 73: 3D Potterbot Kaynak: 47e14b2e/ / Resim 74: 3D Potterbot Kaynak: Resim 75: 3D Potterbot ile üretilmiş seramik ürün Kaynak: xi

12 eb106ed/56f330e10bb4eba02737e4f1/ /img_8159.jpg?format=1000w Resim 76: 3D Potterbot ile üretilmiş seramik ürün Kaynak: eb106ed/56f330d90bb4eba02737e4b3/ /img_8164.jpg Resim 77: 3D Potterbot ile üretilmiş seramik ürün Kaynak: eb106ed/56f330b90bb4eba02737e3e4/ /jack+hardie.jpg Resim 78: 3D Potterbot ile üretilmiş seramik ürün Kaynak: Resim 79: Geliştirilen yazıcıda altı adet alt çerçeve plastik parçaları kullanıldı. Kaynak: B1gSxzOpXXXXbaXVXXq6xXFXXXG.jpg Resim 80: Geliştirilen yazıcıda üç adet üst çerçeve plastik parçaları kullanıldı. Kaynak: B1gSxzOpXXXXbaXVXXq6xXFXXXG.jpg Resim 81: Taşıyıcı (Asansör) Kaynak: Kossel-%C3%87er%C3%A7eve-Delta-3D-Yaz%C4%B1c%C4%B1-Plastik- Enjeksiyon-Par%C3%A7alar%C4%B1-Enjeksiyon-Kal%C4%B1plama-Kasnak- Par%C3%A7alar%C4%B1.jpg_640x640.jpg Resim 82: Tekerlekler Kaynak: 3d-yaz%C4%B1c%C4%B1-par%C3%A7alar%C4%B1-9-adet-grup-diy-siyah-kasnakpar%C3%A7alar%C4%B1-kasnak-tekerlek-yeni-enjekte-plastik.jpg_640x640.jpg Resim 83: Rot çubukları Kaynak: Kossel-Delta-3D-Yaz%C4%B1c%C4%B1-Par%C3%A7alar%C4%B1-Paralel- Manip%C3%BClat%C3%B6r-Bal%C4%B1kg%C3%B6z%C3%BC-Karbon- %C3%87ubuk-3D-Yaz%C4%B1c%C4%B1-Aksesuarlar%C4%B1.jpg_640x640.jpg Resim 84: JK Delta MDF ve Plastik Parçalar Kaynak: xii

13 Resim 85: Piyasada bulunabilen ekstruder yatağı Resim 86: Amaca göre düzenlenmiş ve 3B yazıcı ile üretilmiş ekstruder yatağı Resim 87: Sigma profil Kaynak: Set-HyperCube-3D-Printer-Aluminium-Extrusion-Profiles-Type-6-T-slot-4-340mm- 303mm-350mm.jpg Resim 88: Zamanlama kayışı ve kasnaklar Kaynak: Adet-16-Di%C5%9F-5mm-%C3%A7ap-GT2-Kasnak-5-Metre-GT2-zamanlamakemer-8-vidalar.jpg_640x640.jpg Resim 89: Cıvata ve somun örnekleri Resim 90: MKS BASE v1.5 3D yazıcılar için üretilmiş kart Resim 91: Ramps 1.4 ve Mega 2560 Resim 92: MKS BASE v1.5 3D yazıcılar için üretilmiş kart Resim 93: Güç kaynağı Kaynak: Universal-110V-220V-350W-12V-29A-AC-DC-Power-Adapter-Switch-Power- Supply.jpg Resim 94: Hortum bağlantısı yapılmamış motorsuz ekstruder Resim 95: Hortum bağlantısı yapılmamış motorlu ekstruder Resim 96: Hava basıncı ile çalışan depo anlatımı Resim 97: Plastik malzeme kullanan yazıcının üretim aşaması Resim 98: Seramik malzeme kullanımı için tasarlanan bağlantıları yapılmış ekstruder Resim 99: Modellenecek formun ilk çemberi Resim 100: Modellenecek formun ikinci şekli yıldız Resim 101: Farklı çaplarda oluşturulan yıldız ve çemberlerin perspektif görünümü Resim 102: Farklı çaplarda oluşturulan yıldız ve çemberlerin dizilimi Resim 103: Loft Aracı Resim 104: Loft aracı ile seçilen Resimler Resim 105: Loft aracı ile iki boyutlu çizgilerin üç boyutlu forma dönüştürülmesi xiii

14 Resim 106: Rhinoceros ile stl formatında kaydetme Resim 107: Slic3r programı ile modelin dilimlenmiş görüntüsü Resim 108: Çamurun hazırlanma aşaması Resim 109: Çamur hazırlama aşaması Resim 110: Hazırlanan çamuru depoya yerleştirme aşaması Resim 111: Hazırlanan çamuru depoya yerleştirme aşaması Resim 112: Çamur doldurma işleminin tamamlanma aşaması Resim 113: Depoya pistonun yerleştirilmesi Resim 114: Kurulumu tamamlanmış ve bağlantıları yapılmış üç boyutlu delta model seramik yazıcı Resim 115: Bağlantıları yapılmış motorlu ekstruder Resim 116: Depo çamur çıkışı bağlantısı Resim 117: Baskı süreci Resim 118: Baskı süreci Resim 119: Baskı süreci Resim 120: Baskı süreci Resim 121: Üretilen modelin pişmemiş görseli Resim 122: Üretilen modelin pişmemiş görseli Resim 123: 1050 C Bisküvi pişirimi yapılmış ürün Resim 124: Üretilen modelin pişmemiş görseli Resim 125: Bisküvi pişirimi yapılmış ürün Resim 126: Bisküvi pişirimi yapılmış ürün Resim 127: Bisküvi pişirimi yapılmış ürün Resim 128: 1200 C Pişirim yapılmış porselen ürün Resim 129: 1050 C Bisküvi pişirimi yapılmış ürün Resim 130: 1200 C Bisküvi pişirimi yapılmış siyah vakum çamuru Resim 131: 1200 C Bisküvi pişirimi yapılmış siyah vakum çamuru xiv

15 Resim 132: 1050 C Bisküvi pişirimi yapılmış ürün Resim 133: 1050 C Bisküvi pişirimi yapılmış ürün xv

16 GİRİŞ Üç boyutlu yazıcılar çalışma prensiplerine göre farklı kategorilere ayrılırlar. Metal, cam, plastik ve seramik malzemeleri kullanabilir hatta toz halinde olan malzemeler ile üretim sağlayabilmektedir. Günümüzde üç boyutlu yazıcıların gelişimi ile birlikte birçok farklı malzeme üretimi sağlanmıştır. Gelişen teknoloji ile ürün prototiplendirmesi yapılmadan malzemenin kendisi ile üretim gerçekleştirilebilmektedir. Bu malzemelerden biri de seramiktir. Seramiği iki farklı teknoloji olan seçmeli lazer sinterleme ve harç yığma tekniği ile kullanan üç boyutlu yazıcılar lazer sinterleme teknolojisinde günümüzde geliştirilmesi devam eden seramik tozu kullanılırken harç yığma tekniğinde ise akışkan çamur kullanılmaktadır. İki teknikte de gün geçtikçe farklı araştırmalar ve geliştirmeler yapılmaktadır. Gün geçtikçe yaygınlaşan 3B teknolojisinde birçok bilginin açık kaynak olarak sunulması ile kişisel kullanımın artması ve kişilerin gerekli parçalara rahatça ulaşabilmesi kişisel deneyimlerin ve denemelerin artmasına da sebep olmuştur. 1

17 BÖLÜM 1 ÜÇ BOYUTLU YAZICI NEDİR? 1.1. Üç Boyutlu Yazıcının Tanımı Üç boyutlu yazıcı, bilgisayar ortamında tasarlanan veya tarayıcılar tarafından üç boyutlu olarak taranmış gerçek nesneleri, çeşitli malzemeler kullanarak hızlı, ölçekli, el işçiliği veya kalıba ihtiyaç duymadan üretimini sağlayan bir cihazdır. 1970lerin ortalarında, bilgisayar yazılımı 3D kavisini ve yüzey modellemeyi kapsamak üzere geliştirilmiştir. Bu durum sanal prototiplendirmeye imkân vermiş, bu da temel benzetimlere ve testlere olanak sağlamıştır. 1980lerde bilgisayar yazılımı artık kenarların ve yüzeylerin bir bütüne bağlandığı tam katı cisim modellemesinin üstesinden gelebilmekte ve bilgisayar bir model hakkında kesin bilgiyi daha iyi hesaplayabilmektedir. Aynı dönemde, ilk hızlı prorotiplendirme makineleri ortaya çıkmaya başlamıştır. (Chee Kai Chua, 2003, s. 65) İlk olarak 1983 yılında Charles Hull tarafından stereolitografi adı altında geliştirilmiş olan teknoloji on yıllar boyunca yalnızca mühendislik firmalarının alanında kalarak hızlı prototiplendirmede yararlı olmuştur. Daha fazla talep ve daha işlevsellik mevcut olduğu için, teknoloji mühendislik firmalarının dışına taşarak daha fazla erişilebilirlik kazanmıştır. (Slavkovsky, 2012, s. 26) Birçok farklı tekniğe sahip olan üç boyutlu yazıcılar karmaşık formları çok rahat şekilde üretebilmekte, küçük boyuttaki nesneleri en ince ayrıntısına kadar üç boyutlu olarak üretilmesine olanak sağlamaktadır. Dental, kuyum, maket, kalıplama ve hızlı prototip gibi birçok alanda kullanılan üç boyutlu yazıcılar günümüzde evlere ve ofislere girmeye başlamakta ve insanlara üç boyutlu üretim deneyimi yaşatmaktadır. 1.2 Üç Boyutlu Yazıcılarda Çıktı Teknikleri Işıkla Kürleme Tekniği (SLA) Işıkla kür tekniğinde, istenilen model ultraviyole lazer yardımıyla foto reaktif reçinenin katman kürlemesi ile oluşturulur. Baskı işleminde tabla belirlenen katman yüksekliğinde z ekseni hareketi ile aşağıya doğru iner ve her katmandan sonra lazer modelin katman kalınlığındaki kesit alanını kürleyerek oluşturur (Şekil 1-2). Baskı işlemi sona erdiğinde model sıvı reçinenin içerisinden alınır, destek parçaları modelden kopartılır. Genellikle kürleme işleminde kür derecesi yeterli olmadığı için model bir 2

18 süreliğine özel bir fırında mor ötesi lamba ışığında bekletilerek kürleme işlemi tamamlanır. Bu işlem "post curing", kürleme sonrası olarak adlandırılır. Resim 1. SLA tekniği çalışma prensibi Resim 2. SLA baskı örneği Işıkla kür teknolojisi, ışığın nasıl yönlendirildiği ve kontrol edildiğine bağlı olarak kendi içinde tarama (scanning) ve maskeleme (masking) olmak üzere ikiye ayrılır. Tarayarak kür edilmesi, noktasal bir ışık kaynağı ile seçilen bölgeler taranarak kür edilir. Noktasal ışık elde etmek için çoğunlukla aynalar ile yönlendirilen bir lazer kaynağı kullanılır. Yalnız camdan yapılmış (suyun hortumdan akışı gibi içinden ışığın geçtiği) esnek ve ince fiberoptik kablolar ile lazer ışığını yönlendirilen sistemler de vardır. Fiber-optik kablo kullanan bazı 3

19 cihazlarda ise ışık kaynağı olarak, pahalı lazer sistemleri yerine bir mercek ile toplanmış (kızılötesi) ampul ışığı kullanılır. Aşağıda sıralanan cihaz ve teknolojilerin hepsinde inşa malzemesi olarak kullanılan ham (kür olmamış) foto polimer oda sıcaklığında sıvı haldedir fakat istisna olarak katı foto polimer kullanan bir cihaz da vardır. Denken/Solid Jet firması ise macun kıvamında foto polimer reçine kullanımı konusunda araştırmalar yapmaktadır. (ÖNEN, 2012, s. 2) Maskeleyerek, güçlü bir ışık kaynağı (UV ampul) ve bir ışık maskesi aracılığı ile ham foto polimerden oluşan inşa yüzeyinin istenilen noktaları aynı anda kür edilir: Başka bir değişle, maske, kür olması istenmeyen bölgelerin ışığa maruz kalmasını önler. (ÖNEN, 2012, s. 24) Tabaka Yapıştırma Tekniği (LOM) Tabaka Yığma (Laminated Object Manufacturing) teknolojisinde, katmanlar, istenilen inşa hassasiyetine ve hızına bağlı olarak yeterince ince tabakalar halinde olan katı haldeki bir malzeme ile inşa edilmektedir (Şekil 3). Tabaka halindeki bu malzemenin çeperlerinin gerektiği gibi kesilmesi ve bir önceki katmana yapıştırılmasındaki sıralamaya bağlı olarak ise, iki farklı gruplandırma yapılmaktadır. Bunlardan biri yapıştır + kes, diğeri de tam tersi olan kes + yapıştır tekniğidir. Yapıştır + Kes (Bonding + Cutting) tekniğinde, her tabaka, daha önce inşa edilmiş olan katmana yapıştırdıktan sonra çeperleri lazer veya bıçakla kesilir. Parçanın inşasında kullanılmayan diğer hammadde ise destek işlevi görmektedir. Böylece özel bir destek yapısına ihtiyaç duyulmaz, fakat inşa sırasında bu kısımların küçük parçalara bölünmesi gerekir. Aksi halde inşa sonrasında parçayı blok içinden çıkarmak mümkün değildir. Bu tekniğin uygulamalarında inşa malzemesi olarak çoğunlukla kâğıt kullanılmaktadır. 4

20 Resim 3. LOM Yapıştır-Kes tekniği çalışma prensibi Resim 4. LOM Yapıştır + Kes tekniği destek parçalarının sökülmesi 5

21 Diğer yöntem olan Kes + Yapıştır (Cutting + Bonding) da önce tabakalar çeperlerinden kesilir ve sonra bir önceki katmana yapıştırılır. Bu yöntemin diğer tabaka yığma yönteminden avantajı, destek malzemesi olarak ayrı bir tabaka malzemesinin kullanılmasına imkân vermesidir. Böylece desteklerin sonradan kaldırılması kolay olmaktadır. Bu tekniğin dezavantajı ise, kesilen katmanların inşa halindeki yüzeye hassas bir şekilde konumlandırılarak yapıştırılabilmesindeki güçlüktür. Bu tekniği kullanan uygulamaların çoğunda, otomatik olarak kesilen tabakaların yapıştırılması manuel olarak gerçekleştirilir. (Özgüven, 2015, s. 4,5) Resim 5. LOM Kes + Yapıştır tekniği çalışma prensibi Toz Bağlama Tekniği Bu teknikte, katmanların inşası, toz halindeki malzemenin ince bir kat halinde yayılması ve belirlenen bölgelerin ısıtılarak veya yapıştırıcı yardımıyla birbirine bağlanması ile oluşur. Bağlanmanın gerçekleşmediği bölgelerdeki tozlar ise bir destek malzemesi işlevi görerek farklı bir destek yapısına ihtiyaç duymadan modelin üretimini sağlar. Bu teknolojide inşa malzemesi olarak, seramik, plastik, metal vb. malzemeler kullanılabilir. Toz malzemenin ısıtılması veya yapıştırılması ile üretilmesinden dolayı bu teknik de kendi içinde ikiye ayrılmaktadır. 6

22 Seçmeli Lazer Sinterleme Tekniği (SLS) Isıtılarak inşa tekniğinde, toz halinde olan malzemenin belirlenen bölgelerine lazer ya da elektron ışını gibi enerji kaynakları gönderilerek bu bölgelerin ısı ile eritilerek veya sinterlenerek birbirlerine bağlanması sağlanır. Üç aşamada gerçekleştirilebilen bu teknikte endüstriyel üretimlerin yanı sıra sanatsal objeler de üretilebilmektedir. Piyasada bulunan birçok üç boyutlu modelleme programı kullanılarak tasarlanan parçalar bu teknikle üç boyutlu olarak üretilebilir. Günümüzde STL uzantılı dosyalar, hızlı imalat için kullanılan cihazlarda standart formattır. Bu sebeple tasarlanan modelin STL formatında kaydedilmesi gerekmektedir. STL formatındaki tasarlanan model dilimleyici yazılım tarafından parçanın yüksekliği boyunca yatay katmanlara bölünür. Üretim sürecinde, üretilecek parçanın hangi malzemeden yapılacağı belirlenir. Malzeme belirlendikten sonra, toz halde yazıcının kartuşlarına yüklenir. Isıtıldığında bağlanabilen malzeme toz halde ince ve düzgün bir şekilde bir tablaya yayılır. Daha sonra dilimleyici yazılımın belirlediği katmanların verileri doğrultusunda tabladaki toz katmanı lazer ile taranır. Toz havuzu içerisinde bulunan tablanın Z ekseninde yaptığı her hareket, katman kalınlığına eşittir. Toz havuzunda modelin olduğu bölgeler lazer ile ısıtılır, modelin olmadığı bölgeler ise boş geçilmektedir. Böylece yakılan bölgedeki tozlar birbirlerine tutunmaktadır. Yakılmayan bölgeler toz halinde kalmakta ve üretilen modele destek olmaktadır. Bir katmanın sinterleme işlemi bittiğinde, tabla aşağı yönde, katman kalınlığı kadar hareket eder. Süpürücü ile toz malzeme tabla üzerine serilir ve sinterleme işlemi yeniden başlatılır. Bu döngü tasarlanan modelin taban katmanından başlayarak en yüksek noktasına kadar devam etmektedir. Üretim tamamlandıktan sonra destek görevi gören tozlar bir fırça ya da vakum emici ile temizlenir. İnşa malzemesi olarak seramik, plastik ya da metal tozları kullanılabilir. (Sofu & Delikanlı, 2006, s. 198) 7

23 Resim 6. Toz Bağlama SLS yönteminin çalışma prensibi Yapıştırıcı ile Toz Bağlama Tekniği Bu teknikte bağlayıcı bir sıvı yardımı ile üretim tablasına serilen toz katmanı katılaştırılır. Üretim aşamasında tablaya serilen toza yazıcı kafasından bağlayıcı sıvı püskürtülür. Her katman için toz malzeme serme ve püskürtme işlemi birbirini takip ederek devam eder. Renkli parçaların üretiminde, yazıcı kafalarında farklı renklerde bağlayıcılar bulunur, modelin farklı bölgelerine püskürtülerek farklı renkler uygulanarak model üretilebilir. Bir katmanın bağlanma işlemi bittiğinde tabla aşağı iner ve yeni bir toz katmanı serilir. Bu süreç modelin her katmanı için tekrar eder. Üretim bittiğinde birbirine bağlanmayan destek görevi gören tozlar vakum emici yardımı ile temizlenir. Üretilen parçanın sağlamlığını arttırmak için yaklaşık 3 saniye kadar reçine içine batırılıp, 70 C ye ayarlanmış bir fırında 1-2 saat bekletilir. (ÖZUĞUR, APAK, KORKUT, & ŞEKER, 2010, s. 4) 8

24 Resim 7. Yapıştırıcı ile toz bağlama tekniği çalışma prensibi ve bu yöntem ile üretilmiş parçalar Harç Yığma Tekniği (FDM) Harç yığma tekniğinde üretim, modelin katmanlarına, sıvı malzemenin kontrollü olarak bir nozul içinden tablaya yığılması ya da püskürtülmesi ile gerçekleşir. Bu sebeple teknik kendi içinde ikiye ayrılmaktadır. Bu teknolojinin diğer teknolojilerden önemli farklı, aynı katman içinde farklı bölgelere, mekanik veya kimyasal özellikleri farklı malzemeleri yığabilme kolaylığı sağlamasıdır. Böylece çok malzemeli (multi-material) parçalar veya mekanizmalar üretilebilmektedir. Püskürterek (Spraying) harç yığma yönteminde, akışkan halde olan inşa malzemesi bilgisayar kontrollü bir veya daha fazla meme yardımı ile damlacıklar halinde yüzeye püskürtülerek inşa edilmektedir. Çoğunlukla memeden çıkış öncesi ve sonrası ısıtılarak sıvı hale getirilmiş olan inşa malzemeleri kullanılır. Bu malzeme daha sonra soğuyarak sertleşir ve ürün ortaya çıkmış olur. İkinci yöntem, inşa edilecek malzemenin sıvı veya macun kıvamındayken, belirli noktalara sıkılması (Extruding) ile gerçekleştirilir. Hareketli bir şırınga veya tüp içinde bulunan malzemenin, tasarıma uygun bir biçimde, belirli noktalara uygulanması ile ürün inşa edilir. Daha sonra malzemenin soğuması ile sertleşmiş olur. Bu tür yazıcılar sayesinde çikolata ve hamur gibi malzemeler ile yapılan yiyeceklerin yanında, beton ve benzeri malzemeler kullanılarak, gerçek boyutta evler üretilebilmektedir. Bu yöntem ile geliştirilen çeşitli üç boyutlu seramik yazıcılar da bulunmaktadır. Özellikle Jonathan Keep in geliştirmiş olduğu JK Delta 3D Ceramic Printer günümüzde pek çok seramik sanatçısı tarafından kullanılmaktadır (Özgüven, 2015, s. 8) 9

25 Resim 8. Harç Yığma FDM yönteminin çalışma prensibi 10

26 BÖLÜM 2 SERAMİK ÜRETİMİNDE KULLANILAN ÇIKTI TEKNİKLERİ 2.1 Üç Boyutlu Seramik Yazıcılarda Kullanılan Çıktı Teknikleri Seçmeli Lazer Sinterleme Tekniği İle Seramik Üretimi Lazer sinterleme yöntemi ile seramik malzeme üretilmesi diğer malzemelerin üretimi ile benzerlik göstermektedir. Dikkat edilmesi gereken nokta katman kalınlığı, tarama hızı ve lazer gücü gibi etkenlerin seramik tozuna göre ayarlanmasıdır. Seramik lazer sinterleme araştırmalarında birçok toz denenmiş ve en iyi sonucu zirkonyum silikat tozu vermiştir. Fraunhofer IPT de, seramik lazer sinterleme konusu üzerine araştırmalar 100 W kadar olan lazer gücü ile başlatılmıştır. İlk denemeler alüminyum oksit, alüminyum silikat ya da zirkonyum silikat gibi seramik tozları ile yapılmış ve zirkonyum silikat tozunun (ZrSiO4) bu süreçte en iyi sonucu verdiği anlaşılmıştır. Bugün ise 200 W lazer sinterleme sistemi kullanılmaktadır. (F. Klocke, 2003, s. 447) Zirkonyum Silikat üzerine yapılan araştırmalarda tane boyutları karıştırılarak denemeler yapılmıştır. Araştırmanın sonucunda, büyük oranda küçük taneler içeren tozların sadece yüzey kalitesini arttırmakla kalmadığı, aynı zamanda da küçük parçaları ısıtıp eritmek için, büyük parçalara göre daha az enerjiye ihtiyaç duyulduğundan dolayı, sinterlemeyi de geliştirdiği görülmüştür. Diğer taraftan, küçük tanelerin oranın arttırılması toplanmayı da arttırmakta, böylece bir formun yüzeyi ile birlikte kendiliğinden yeniden kaplanması (automatic recoating) mümkün olmamaktadır. Tozlardan arındırma gibi işlemlerle bu problemler çözülebilmektedir. Bugün küresel seramik yüzeylerin küçük tanelerle yeniden kaplanması (recoating) mümkün olduğundan dolayı, taneli tozların kullanımı tercih edilmektedir. (F. Klocke, 2003, s. 448) Katman kalınlığının azalması daha hızlı bir taramayı mümkün kılar, çünkü gerekli olan sinterleme derinliği bir sonraki katman için gerekli olan füzyonu sağlar. Buna ek olarak, daha küçük katman kalınlığı her katmanda ortaya çıkan etkiyi küçültmektedir. Böylece tasarlanan parça ile sinterlenen parça birbirlerine en yakın sonuçları verir. (F. Klocke, 2003, s. 449) Seramik tozlarının Seçici Lazer Sinterleme tekniği ile üretilmeye başlaması, yüksek hassasiyet gerektiren endüstriyel malzemelerin yanında, sanatsal objelerin de üretilmesini 11

27 sağlamıştır. Son yıllarda üniversitelerin sanat ve tasarım okullarında, üç boyutlu yazıcılar kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde de sanat ve tasarım alanında, üç boyutlu yazıcıların kullanımı giderek artmaktadır. Amerika Birleşik Devletleri nde Bowling Green State University, İngiltere de University of the West England içerisinde yer alan Center of Fine Print Research seramik malzeme kullanarak, seramik ürünler üretmektedir. Belçika da Imaterialise, yine ABD de Shapeways, Ponoko ve Tethon 3D gibi kuruluşlar ise sanatçılara ve tasarımcılara, üç boyutlu seramik eserlerini ve tasarımlarını üretime imkânı sağlamaktadırlar. (Özgüven, 2015, s. 9) Harç Yığma Tekniği İle Seramik Üretimi Harç yığma tekniğini kullanan seramik yazıcıların tasarımında çamurun depolanacağı bir hazne ve başlığa itişinin sağlanması için bir kompresör ya da motor gücü gerekmektedir. Çamurun çıkışının sağlandığı ekstruder (extruder) kısmında ise motorlu ve motorsuz olarak iki farklı tasarım uygulanabilir. (Şekil 9-10) Resim 9. Motor gücü kullanan üç boyutlu seramik yazıcı örneği 12

28 Resim 10. Kompresör kullanan üç boyutlu seramik yazıcı örneği Motorlu ekstruder, kompresör yardımı ile malzeme itişi sağlanan yazıcılarda, daha kontrollü bir yazdırma işlemi sağlarken, motorsuz ekstruder, karmaşık formlarda yazdırma yapılmayacak noktalardan geçişi sırasında malzeme akışını devam ettirmektedir. Bu gibi istenmeyen durumlarda modelin tasarımının elden geçirilmesi ya da daha basit formların tasarlanması ve yazılımsal olarak dilimleme işleminin tekrar ayarlanması gerekmektedir. Resim 11. Motorsuz ekstruder örneği 13

29 Resim 12. Motorlu ekstruder örneği Üç boyutlu seramik yazıcıların çalışma mantığına bakıldığında, geleneksel bir yöntem olan sucuk yöntemi ile benzerlik göstermektedir. Sucuk kalınlığını ve şeklini ise yazıcının başlığına takılan çeşitli nozullar belirlemektedir. Çamur hazırlama aşaması bu teknikte baskı işlemi için oldukça önemlidir. Seramik malzemenin hazırlanması ve hazneye doldurulması aşamasında hava boşluklarının kalmamasına dikkat edilmelidir. Hazne ya da çamur içerisinde hava kalması baskı esnasında yüzey bozukluklarına sebep olabilir. Büyük hava boşlukları ise baskı yapılan modele büyük zararlar verebilir. Bu sebeple üç boyutlu seramik yazıcı ile çalışırken çamur hazırlama aşaması önemlidir ve dikkatli olunması gereken bir aşamadır. Çamurun olması gereken kıvam genellikle 2-4 bar hava basıncı ile hazne içerisinde ilerleyebilen bir kıvamdır. Hazırlanan çamur kıvamına göre yazıcının baskı hızı ayarlanmalıdır. Motorsuz ekstruder kullanılıyorsa kıvam olarak yoğun çamurlarda baskı hızı yavaşlatılmalı, tam tersi durumda ise yazıcının yazma hızının arttırılması gerekebilir. 14

30 2.2 Üç Boyutlu Seramik Yazıcı Kullanan Sanatçılar Olivier van Herpt Resim 13. Olivier van Herpt Çalışmalarını tasarladığı ve büyük boyutta inşa ettiği delta yazıcısı ile yapan Danimarkalı sanatçı harç yığma tekniği ile seramik çalışmalar yapmaktadır. (Şekil 13) Resim 14. O. V. Herpt in çalışmaları 15

31 Resim 15. O.V. Herpt'in Çalışması 16

32 Resim 16. O.V. Herpt'in Çalışması 17

33 Resim 17. O.V. Herpt'in Çalışması 18

34 Resim 18. O.V. Herpt'in Çalışmaları Resim 19. O.V. Herpt'in Çalışmaları 19

35 Resim 20. O.V. Herpt'in Çalışmaları Resim 21. O.V. Herpt'in Çalışması 20

36 Resim 22. O.V. Herpt'in Çalışması Resim 23. O.V. Herpt'in Çalışması 21

37 Resim 24. O.V. Herpt'in Çalışması Resim 25. O.V. Herpt'in Çalışması 22

38 2.2.2 Jonathan Keep Resim 26. Jonathan Keep Delta yazıcı modelini seramik malzeme ile çalıştırabilir hale getiren sanatçı harç yığma tekniği ile çalışmakta ve JK Delta Ceramic 3D Printer adını verdiği yazıcıyı herkesin kolaylıkla ulaşabileceği malzemeler ile yapmış ve açık kaynak olarak herkese sunmuştur. (Şekil 26) Birçok kişinin kullanabileceği basitleştirilmiş bir üç boyutlu seramik yazıcının temellerini atan sanatçı, WASP gibi üç boyutlu yazıcı geliştiren şirketler ile iş birliği yaparak seramik yazıcıların gelişimine katkı sağlamakta ve ilgi çekici projeler üretmektedir. 23

39 Resim 27. Jonathan Keep in çalışması Resim 28. Jonathan Keep in çalışması 24

40 Resim 29. Jonathan Keep in çalışması Resim 30. Jonathan Keep in çalışmaları 25

41 Resim 31. Jonathan Keep in çalışmaları Resim 32. Jonathan Keep in çalışmaları 26

42 Resim 33. Jonathan Keep in çalışmaları 27

43 Resim 34. Jonathan Keep in çalışması 28

44 Resim 35. Jonathan Keep in çalışmaları Resim 36. Jonathan Keep in çalışmaları 29

45 2.2.3 Ronald Rael Resim 37. Ronald Rael Sanatçı çalışmalarında yazıcının çalışma mantığını, yerçekimini ve seramik malzemenin esnekliğini kullanarak üretimler yapmakta ve ilgi çekici çalışmalar ortaya çıkarmaktadır. Vazo ve kapların üretiminin ötesine geçerek seramik duvar kaplama tasarımları yapıp bunları üretmeyi başarmıştır. Projeleri arasında büyük yapılar inşa etmek olan sanatçı bu yönde birçok deneme yapmaktadır. Resim 38. Ronald Rael in Çalışması 30

46 Resim 39. Ronald Rael in Çalışması Resim 40. Ronald Rael in Çalışması 31

47 Resim 41. Ronald Rael in Çalışmaları Resim 42. Ronald Rael in Çalışmaları 32

48 Resim 43. Ronald Rael in Çalışması Resim 44. Ronald Rael in Çalışmaları 33

49 Resim 45. Ronald Rael in Çalışmaları Resim 46. Ronald Rael in Çalışmaları 34

50 Resim 47. Ronald Rael in Çalışmaları Resim 48. Ronald Rael in Çalışması 35

51 Resim 49. Ronald Rael in Çalışması Resim 50. Ronald Rael in Çalışması 36

52 Resim 51. Ronald Rael in Çalışması Resim 52. Ronald Rael in Çalışması 37

53 Resim 53. Ronald Rael in Çalışması Resim 54. Ronald Rael in Çalışması 38

54 Resim 55. Ronald Rael in Çalışması 39

55 Resim 56. Ronald Rael in Çalışması 40

56 Resim 57. Ronald Rael in Çalışması 41

57 Resim 58. Ronald Rael in Çalışması 42

58 2.3. Harç Yığma Prensipli Üç Boyutlu Seramik Yazıcılar Ve Çıktı Örnekleri DeltaWasp 3D Printer DeltaWasp ile değiştirilebilir ekstruder ile farklı malzeme üretimi mümkün. Resim 59. DeltaWasp 20x40 Resim 60. DeltaWasp 20x40 seramik ekstruder ve depo 43

59 Resim 61. DeltaWasp ile üretilen seramik ürünler Resim 62. DeltaWasp ile üretilen seramik ürünler 44

60 Resim 63. DeltaWasp ile üretilen seramik ürünler Resim 64. DeltaWasp ile üretilen seramik ürünler 45

61 Lutum 3D Clay Printer Hollanda merkezli olan VormVrij firmasının geliştirdiği yazıcı farklı ekstruder seçenekleri ile gıda hammaddesi ve kil kullanabilmektedir. İki farklı renkteki çamuru kullanarak üretim yapabilen Kartezyen model bir yazıcıdır. Resim 65. Lutum 3D seramik yazıcı Resim 66. Lutum 3D seramik ürün örneği 46

62 Resim 67. Lutum 3D seramik ürün örneği wsb1zhbqzwosey_ipp5w=w1920-h1080-rw-no Resim 68. Lutum 3D seramik ürün örneği 2quQG8vDpHT2KqUJC3nijVDAPMHKOjUw=w1920-h1080-rw-no 47

63 Resim 69. Lutum 3D seramik ürün örneği wn2fzdbsrx3ukedvq=w1920-h1080-rw-no Resim 70. Lutum 3D seramik ürün örneği 62CeBzFrRhyTDCZDg=w1920-h1080-rw-no 48

64 Resim 71. Lutum 3D seramik ürün örneği Resim 72. Lutum 3D seramik ürün örneği G fqyqcja_kku0xay9alac4wwsjzomx2aqfkusk5djmqdehl1qzcvq0qffpzfu0rog=w1920-h1080-rw-no 49

65 D Potterbot Deltabots firmasının ürettiği yazıcı çamur itişini hava basıncı ile değil motor gücü ile kullanmaktadır. Ürettikleri yazıcıları University of California, San Jose State University, Harvard University, Cleveland Institute of Art gibi birçok akademik birimlerde kullanmaktadır. Resim 73. 3D Potterbot 0frontweb.gif 50

66 Resim 74. 3D Potterbot Resim 75. 3D Potterbot 51

67 Resim 76. 3D Potterbot ile üretilmiş seramik ürün 737e4f1/ /IMG_8159.jpg?format=1000w Resim 77. 3D Potterbot ile üretilmiş seramik ürün 737e4b3/ /IMG_8164.jpg 52

68 Resim 78. 3D Potterbot ile üretilmiş seramik ürün 737e3e4/ /Jack+Hardie.jpg Resim 79. 3D Potterbot ile üretilmiş seramik ürün 53

69 BÖLÜM 3 ÜÇ BOYUTLU YAZICILAR İÇİN GEREKLİ YAZILIMLAR VE PARÇALAR 3.1. Üç Boyutlu Dijital Modelleme Yazılımları Günümüzde sık kullanılan üç boyutlu modelleme programları artık 3B baskıya yönelik güncellemelerini yapmakta ve kullanıcılarına gerekli ara yüzler sunmaktadır. 3B baskı alabilmek için üç boyutlu olarak modellenmiş bir parçanın STL formatında kaydedilmesi gerekir. Bu dosya formatı tüm modelleme biçimleri için bir zorunluluk teşkil etmez ancak dilimleme yazılımları olarak adlandırılan programlar bu format ile uyumluluk sağlamaktadır. Piyasada yaygın olan üç boyutlu modelleme programlarına bakıldığında 3DS Max, Rhinoceros, AutoCAD, Fusion360, Zbrush gibi gittikçe uzayan bir liste ile karşılaşılabilir. Ücretsiz bir yazılım olan Blender ın ise yaygın ve öğretici videoları oldukça fazladır. Hangi programın kullanılacağı yapılacak modellemeye göre tamamen kullanıcıya ait bir seçenek olarak düşünülebilir Üç Boyutlu Yazıcılar İçin Yardımcı Yazılımlar Öncelikle bir yazıcının çalışması için yazıcının kartına yüklenmesi gereken bir yazılım (firmware) gerekir. Bu yazılımların birçok farklı seçenekleri ücretli ve ücretsiz olarak bulunabilmektedir. Delta model yazıcılarda açık kaynak kodlu olarak sunulan ve yaygın şekilde kullanılıp geliştirilen Marlin Firmware kullanışlı bir yazılımdır. Fakat bu yazılımın yazıcının Arduino kartına 1 yüklenebilmesi için ek olarak Arduino yazılımına ihtiyaç duyulmaktadır. Arduino yazılımı usb kablo ile kart ve bilgisayar arasında bağlantı kurarak, kartın yazılımında değişiklikler yapmaya, kullanılan yazılımı silmeye ya da farklı bir yazılım yüklemeye yarayan Arduino kartların orijinal yazılımıdır. 1 Arduino Kartı: Üç boyutlu yazıcılarda kullanılan, analog ve dijital sinyalleri işleme çeviren bir elektronik kart tipi. 54

70 Üç boyutlu yazıcılarda kullanılan diğer yazılımlardan biri de yazıcının kontrol edilmesini, baskı işleminin başlatabilmenizi sağlayan yazılımlardır. Bunların en yaygın olarak kullanılanı ve ücretsiz olanı Repetier-Host, dilimleyici yazılımlar ile uyumlu çalışabilmektedir. Repetier-Host ile yazıcının baskı hızı yavaşlatılıp hızlandırılabilir, baskı işlemi başlatılabilir, duraklatılabilir ya da durdurulabilir. Baskı sürecindeyken hangi katmanda olunduğunu ve baskı işleminin bitmesine kaç katman kaldığına dair bilgiler elde edilebilir. Yardımcı yazılımların en önemlisi ise dilimleyici yazılımlardır. Bu yazılımların görevi STL formatındaki üç boyutlu modeli kullanıcının belirlediği ayarlar ile yatay şekilde katmanlara ayırır ve yazıcının verilen modele göre hareketlerini belirler. Üç boyutlu yazıcının kullandığı dil olan G-code diline çevirerek yazıcının adım adım ne yapacağını belirleyen gcode formatında bir dosya olarak kaydedilmesini sağlar. Dilimleyici programlar, kullanıcıya rahat bir ara yüz sunarak yazıcının modeli yaparken kullanacağı katman kalınlığını, duvar sayısı, baskı hızı, içi dolu ya da boş olarak yapılıp yapılmayacağı gibi ayrıntılı seçenekler ile baskı sürecini etkileyen ayarların yapılmasını sağlamaktadır Geliştirilebilir Seramik Üç Boyutlu Yazıcı İçin Gereken Parçalar 3D yazıcı yapımı için gerekli parçalar ayrı ayrı ya da hazır kit olarak satın alınabilir. Parçaların yapımında ve birleştirilmesinde Jonathan Keep in kendi kişisel sitesinde paylaştığı şablonlardan ve açıklamalardan faydalanılabilinir ( Parçaları hazır kit olarak satın almak için yurtdışı merkezli çalışan birçok web sitesinde delta 3d printer frame, 3d printer parts arama kelimeleri ile 3 boyutlu yazıcı kasasına ve gerekli parçalara sahip olunabilir. Delta model üç boyutlu seramik yazıcı yapmak için alınması ve yapılması gereken parçalarının listesi şu şekildedir. 55

71 Alt Ve Üst Çerçeve Bağlantı Parçaları Resim 80. Geliştirilen yazıcıda altı adet alt çerçeve plastik parçaları kullanıldı. 6xXFXXXG.jpg Resim 81. Geliştirilen yazıcıda üç adet üst çerçeve plastik parçaları kullanıldı. 6xXFXXXG.jpg 56

72 Taşıyıcı Parçalar, Tekerlekler Ve Rot Çubukları Kızak ve tekerlekler rot çubukları ile bağlantısı yapılarak, ekstruderin hareketini sağlamak için kızaklarda motorlar ve kayışlar yardımı ile hareket eder. Gerekli olan 6 adet rot çubuğu, 3 adet taşıyıcı ve 9 adet tekerlek hazır olarak ve lazer kesim satın alınabileceği gibi kendi tasarımınıza göre değişiklik gösterebilir (Şekil ). MDF ya da çeşitli sağlam malzemeler ile parçalar kesilerek farklı yapıda kızak, mil ve rulmanlar, taşıyıcılar ile üç boyutlu yazıcı yapılabilir (Şekil 85). Resim 82. Taşıyıcı (Asansör) Delta-3D-Yaz%C4%B1c%C4%B1-Plastik-Enjeksiyon-Par%C3%A7alar%C4%B1-Enjeksiyon-Kal%C4%B1plama- Kasnak-Par%C3%A7alar%C4%B1.jpg_640x640.jpg Resim 83. Tekerlekler par%c3%a7alar%c4%b1-9-adet-grup-diy-siyah-kasnak-par%c3%a7alar%c4%b1-kasnak-tekerlek-yeni-enjekteplastik.jpg_640x640.jpg 57

73 Resim 84. Rot çubukları Yaz%C4%B1c%C4%B1-Par%C3%A7alar%C4%B1-Paralel-Manip%C3%BClat%C3%B6r- Bal%C4%B1kg%C3%B6z%C3%BC-Karbon-%C3%87ubuk-3D-Yaz%C4%B1c%C4%B1- Aksesuarlar%C4%B1.jpg_640x640.jpg Resim 85. JK Delta MDF ve Plastik Parçalar Ekstruder Yatağı Rot çubukları bir ucunda taşıyıcı ile bağlantılı iken diğer tarafında ekstruder yatağına bağlantılıdır. Bu bağlantılar ile gelen komutlara göre ekstruderi hareket ettirmektedir. Üç boyutlu seramik yazıcıda değişen parçalardan birisi de bu parçadır. Hazır ve ucuza mal edilebilen yazıcı kitlerinde bu parça plastik malzeme kullanan yazıcılar için tasarlandığından iki farklı seçenek bulunmaktadır. Birincisi bu parçanın yeniden tasarlanması ve kestirilmesi ya da üç boyutlu yazıcı ile üretilmesi, ikincisi 58

74 seramik için kullanılacak ekstruderin hazır satılan ekstruder yatağına göre tasarlanması. İlk seçenek daha makul bir seçenek olabilir çünkü piyasada satılan çoğu ekstruder yatağı seramik için yapılacak ekstruderin yapısına uygun olmayabilir. Satın alınacak hazır kitlerin 3d model dosyaları çok rahat şekilde elde edilip düzenlenerek, yapılacak ekstrudera göre tasarlanabilir. Resim 86. Piyasada bulunabilen ekstruder yatağı Resim 87. Amaca göre düzenlenmiş ve 3B yazıcı ile üretilmiş ekstruder yatağı Sigma Profil 20x20 Üç boyutlu yazıcı toplamda 12 sigma profil parçadan oluşmaktadır (Şekil 88). Bunlardan üç adedi üst çerçeveyi birleştirmek için, altı adedi alt çerçeveyi birleştirmek 59

75 için ve geri kalan üç kızak da alt ve üst çerçevenin birbirine bağlantısını sağlamak için kullanılır. Kızakların uzunluğu yazıcının yazma alanını belirlemek için bir seçenek oluşturur. Yazdırma alanı için gereken uzunlukta profil kullanılması ve bu profillere uygun ölçülerde kullanılması gereken rot çubuklarının hesaplamaları yapılması gerekmektedir. Bu hesaplama web sitesi örneğindeki gibi belli başlı web sitelerinden ücretsiz yapılabilir. Sigma profil yerine JK Delta daki miller de kullanılabilir ancak bu tasarımı tamamen değiştireceği için diğer parçaların da bu yönde değişmesi gerekmektedir. Resim 88. Sigma profil Extrusion-Profiles-Type-6-T-slot-4-340mm-303mm-350mm.jpg Kayış Ve Kasnak Zamanlama kayışları ve kasnakları kartın motorları harekete geçirerek kızakların profil üzerinde hareket etmesini sağlamaktadır (Şekil 89). Bu hareketin amacı modelin yazdırma sürecinde ekstruderin koordinatlara hareketini sağlamaktır. Toplamda üç alt çerçevede ve üç üst çerçevede olmak üzere altı kasnak ve yazıcının yüksekliğine göre uzunluğunun belirlenmesi gereken üç ayrı parça kayış gerekmektedir. 60

76 Resim 89. Zamanlama kayışı ve kasnaklar %C3%A7ap-GT2-Kasnak-5-Metre-GT2-zamanlama-kemer-8-vidalar.jpg_640x640.jpg Motorlar Ve Limit Sensörleri (Limit Switch) Motor seçiminde genel olarak Nema17 step motor tercih edilmektedir. Limit sensörü ise taşıyıcının üst sınıra ulaştığında karta sinyal göndermesi için kullanılan parçadır. Yazıcı bu parça yardımı ile kendi pozisyonunu sıfırlar. Bu sıfırlama pozisyonu homing olarak adlandırılmaktadır Somun Ve Cıvatalar Üç boyutlu yazıcının parçalarını birleştirmek için çeşitli ölçülerde metrik cıvatalar ve somunlar kullanılmaktadır (Şekil 90). Yapılacak olan yazıcının parçalarına göre kullanılan somun ve cıvatalar değişiklik gösterebilmektedir. Kit olarak satın alınan parçalar ile alınabilir ya da ayrı olarak tamamlanabilir. JK Delta yapımında ise farklılık gösterecektir. 61

77 Resim 90. Cıvata ve somun örnekleri Kart Ve LCD Ekran Genelinde Arduino Mega 2560 ile birlikte RAMPS 1.4 kartların kullanıldığı yazıcılarda günümüzde artık çeşitli üç boyutlu yazıcı kartları üretilmektedir. Birçok alışveriş sitesinde bulunabilen kartlar kit olarak kabloları ve ekstra parçaları ile satın alınabilir durumdadır. Resim 91. Ramps 1.4 ve Mega

78 Resim 92. MKS BASE v1.5 3D yazıcılar için üretilmiş kart LCD ekran için dokunmatik ya da tuşlu seçenekler mevcuttur. Bu ekran, karta yüklenen yazılım (firmware) ile yazıcıyı bir bilgisayara ihtiyaç duymadan kontrol etmeye yarar. Genellikle SD kart girişleri bulunmaktadır ancak ayrı olaraktan satın alınabilir Güç Kaynağı Genellikle 12V güç kaynakları kullanılmaktadır. Motor sayısı bu değeri etkilemektedir. Resim 93. Güç kaynağı AC-DC-Power-Adapter-Switch-Power-Supply.jpg 63

79 Depo Ve Ekstruder Yazıcı kit olarak alınıp parçalar birleştirilip bağlantılar yapıldıktan sonra seramik malzeme kullanabilmek için bir depo ve ekstrudere ihtiyaç duyulmaktadır. Depo ve ekstruder tasarıma göre farklılıklar gösterebilir ve farklı çalışma sistemleri mevcuttur. Ekstruderde iki farklı seçenek mevcuttur bu seçenekler motorlu ve motorsuz ekstruder olarak iki ana gruba ayrılır. Motorsuz ekstruder, malzeme akışında kontrol sağlamadan belli bir basınçta gelen seramik çamuru ile modeli oluşturur (Şekil 94). Resim 94. Hortum bağlantısı yapılmamış motorsuz ekstruder Motorlu ekstruder akışı kontrol etmeyi sağlamakla beraber daha karmaşık formlar yapılmasına olanak sağlamaktadır (Şekil 74). Ancak tasarlanırken dikkat edilmesi gereken birçok konu vardır bunlardan birkaçı kullanılacak olan motorun gücüdür çamurun yoğunluğu motoru zorlayabilir, helezon uç aralıkları çamuru yeteri kadar taşıyabilecek genişlikte olmalıdır ve basınçlı gelen çamurun yukarı taşmasını önlemek amacı ile ekstruder haznesinde tasarıma dikkat edilmesi gerekir. 64

80 Resim 95. Hortum bağlantısı yapılmamış motorlu ekstruder Çamurun ekstrudere ya da ekstruder haznesine gönderilmesi için depoya ihtiyaç duyulmaktadır. Bu deponun çalışma işlevi içine doldurulan malzemeyi piston yardımı ile hava ya da motor gücü kullanarak hortum ile ekstrudere ilerletmektir (Şekil 96). Gerekli olan hava basıncı ya da motor gücü çamurun kıvamına, deponun çapına ve uzunluğuna göre değişiklikler göstermektedir. Resim 96. Hava basıncı ile çalışan depo anlatımı 65

81 4.BÖLÜM UYGULAMA 4.1. Seramik Ürün Uygulamaları Seramik ürün uygulamaları, plastik malzeme kullanan bir yazıcının seramik çamuru kullanabileceği parçalar tasarlanıp üretilerek üç boyutlu seramik yazıcı hazır hale getirilmiştir. Ekstruder kısmında, karta yüklenen yazılımda değişikliklere ek olarak bir depo yazıcıya eklenerek yazıcı geliştirilmiş ve seramik malzeme kullanabilir hale getirilmiştir. Resim 97. Plastik malzeme kullanan yazıcının üretim aşaması 66

82 Resim 98. Seramik malzeme kullanımı için tasarlanan bağlantıları yapılmış ekstruder Yazdırılacak Modelin Oluşturulması Ve Baskıya Hazırlanması İlk aşamada Rhinoceros yazılımı ile çember aracı (circle:center,radius) ve yıldız aracı (polygon: star) kullanılarak basit bir şekilde form modellenmiştir. Resim 99. Modellenecek formun ilk çemberi 67

83 Resim 100. Modellenecek formun ikinci şekli yıldız Resim 101. Farklı çaplarda oluşturulan yıldız ve çemberlerin dizilimi 68

84 Resim 102. Farklı çaplarda oluşturulan yıldız ve çemberlerin perspektif görünümü Oluşturulan şekiller Loft aracı ile üç boyutlu bir modele dönüştürülerek baskı için dilimlenmeye hazır hale getirilmiştir. Resim 103. Loft Aracı 69

85 Resim 104. Loft aracı ile seçilen şekiller Resim 105. Loft aracı ile iki boyutlu çizgilerin üç boyutlu forma dönüştürülmesi Üç boyutlu modelleme işlemi bittikten sonra yapılan formun STL formatında kaydedilmesi gerekmektedir. Bu format üç boyutlu yazıcılarda standartlaşmış üç boyutlu modellerin dosya formatıdır. 70

86 Modellenen formu çalışma alanında seçili hale getirerek Dosya - Seçileni Dışarı Aktar (File Export Selected) seçeneği ile stl formatında kaydedilebilir. Resim 106. Rhinoceros ile stl formatında kaydetme Model STL formatında kaydedildikten sonra dilimleme ve yazdırma ayarları için slic3r yazılımında açılarak ayarları yapılır. Yazdırma ayarları yapıldıktan sonra herhangi bir dilimleme programı ile GCode formatında kaydedilmelidir. GCode Geometric Code un kısaltmasıdır. GCode yazıcının baskı sürecinde izleyeceği rotayı belirlemek dışında yazdırma ayarlarınında kodlandığı dosya formatıdır. Bu aşamada slic3r programı ile model dilimlenmiş ve yazdırma ayarları yapılmış ve GCode formatında kaydedilmiştir. 71

87 Resim 107. Slic3r programı ile modelin dilimlenmiş görüntüsü Çamurun Hazırlanması Ve Hazneye Yerleştirilmesi Çamur hazırlama aşamasında çamurda ve depoya yerleştirilirken hava kabarcığı kalmamasına dikkat edilmiştir. Çamur hazırlanırken küçük parçalara ayrılan çamur spatula ve sistre ile su eklenerek inceltilmiş çamur içindeki küçük hava kabarcıkları ezilmiştir. (Şekil ). Resim 108. Çamurun hazırlanma aşaması 72

88 Resim 109. Çamur hazırlama aşaması İnceltilen çamur kıvam olarak 2-4 bar arasında ilerleyebilecek bir kıvamda olup jel kıvamı olarak adlandırılabilinir. Çamurun yoğun olması gereken hava basıncını yükseltirken çamurun depodan ekstrudere ilerleme hızını ve ekstruder motorunun gücünü etkilemektedir. Gereğinden fazla yoğun bir çamur kullanılan ekstruder motorunu zorlayabilir, akışkanlığı ise nozuldan çıkışını zorlaştırabilir. Çamurun depoya doldurma esnasında hazırlama aşamasında olduğu gibi en önemli nokta hava boşluklarının kalmamasıdır. İnce katlar ile ıspatulaya biriktirilen çamur depoya yerleştirilir. 73

89 Resim 110. Hazırlanan çamuru depoya yerleştirme aşaması Resim 111. Hazırlanan çamuru depoya yerleştirme aşaması 74

90 Resim 112. Çamur doldurma işleminin tamamlanma aşaması Resim 113. Depoya pistonun yerleştirilmesi Çamur depoya doldurulduktan sonra çamurun düzgün ilerleyebilmesi adına piston görevi gören parça koyulur. Bu parça tüpün içine verilen hava basıncı ile çamurun 75

91 tamamını düzgün şekilde ilerleterek ekstrudere ittirir. Depo dolum aşaması bittikten sonra depo ve ekstruderin bağlantıları yapılmıştır. Resim 114. Kurulumu tamamlanmış ve bağlantıları yapılmış üç boyutlu delta model seramik yazıcı Resim 115. Bağlantıları yapılmış motorlu ekstruder 76

92 Resim 116. Depo çamur çıkışı bağlantısı Baskı Süreci Ve Pişmiş Ürünler Bu süreçte birçok form denenmiş beyaz vakum çamuru, Witgert siyah çamur, Creaton 468, Witgert porselen gibi farklı malzemeler ile üretim yapılmıştır. Resim 117. Baskı süreci 77

93 Resim 118. Baskı süreci Resim 119. Baskı süreci 78

94 Resim 120. Baskı süreci Resim 121. Üretilen modelin pişmemiş görseli 79

95 Resim 122. Üretilen modelin pişmemiş görseli Resim C Bisküvi pişirimi yapılmış ürün 80

96 Resim 124. Üretilen modelin pişmemiş görseli Resim 125. Bisküvi pişirimi yapılmış ürün 81

97 Resim 126. Bisküvi pişirimi yapılmış ürün Resim 127. Bisküvi pişirimi yapılmış ürün 82

98 Resim C Pişirim yapılmış porselen ürün Resim C Bisküvi pişirimi yapılmış ürün 83

99 Resim C Bisküvi pişirimi yapılmış siyah vakum çamuru Resim C Bisküvi pişirimi yapılmış siyah vakum çamuru 84

100 Resim C Bisküvi pişirimi yapılmış ürün Resim C Bisküvi pişirimi yapılmış ürün 85