HIZLI PROTOTİPLEME. Dr. Akgün ALSARAN

Transkript

1 HIZLI PROTOTİPLEME Dr. Akgün ALSARAN

2 Hızlı prototipleme Modellere ve prototiplerin değişik formlarına ürün geliştirme aşamasında ihtiyaç duyulur. Çünkü farklı ürün geliştirme aşamalarının tanımlanabilmesi için değişik şekillerdeki prototipler gerekir.

3 Hızlı prototipleme Hızlı prototipleme, bilgisayarda hazırlanan üç boyutlu CAD çizimleriden direk olarak elle tutulur fiziksel modeller elde etmemizi sağlayan teknolojidir. Hızlı prototip cihazları vasıtasıyla bilgisayarda çizimi yapılmış her türlü ürünün birebir modelini saatler içerisinde elde etme imkanı doğmuştur. Bu cihazlar kendi içerisinde farklılıklar göstermekle beraber prensipleri aynıdır. Bu yöntemde fiziksel modeller tabandan başlayarak katman katman yüzeylerin üst üste eklenmesiyle oluşturulur.

4 Hızlı prototipleme Son on yıllık dilim içerisinde parçaların tabaka tabaka imal edildiği yeni imalat teknolojilerinin ortaya çıkışı imalat zamanını çok kısaltmıştır. Bir parçanın modeli, NC tezgahlarla veya elle işleme gibi klasik metotlarla da gerçekleştirilebilir. HPÜ teknolojisi, diğer klasik yöntemlerde olduğu gibi hammaddeden malzeme kaldırma yerine tabaka tabaka ekleme esasına dayanır. Bu sistemlerle, imalat zamanı kısaltılabilir ve yeni ürünler daha çabuk tasarlanıp imalatına geçilebilir. Olası tasarım değişikliklerine karar verilerek gerekli değişiklikler süratle uygulanır. Bir çok yöntemi vardır.

5 Objet Polyjet Bu teknikte oda sıcaklığında sıvı halde bulunan fotopolimer hammadde sekiz adet enjeksiyon kafası üzerindeki binlerce memeden püskürtülerek katmanların oluşması sağlanır ( plastik enjeksiyon makinalarındakine benzer bir yöntemle). Püskürtülen hammadde UltraViyole lambalar vasıtasıyla aynı anda dondurularak katılaştırılır. 16 mikron kalınlığındaki katmanlar bu şekilde teker teker oluşturularak parça elde edilir. Model havada asılı duramayacağı için boşluklar destek malzemesiyle aynı enjeksiyon yöntemi kullanılarak doldurulur. Bu destek malzemesi daha sonra suda çözdürülür ve fiziksel model elde edilir. Objet Polyjet teknolojisinde kullanılan prototipleme malzemeleri bu yönteme özgü fotopolimer reçinelerdir. Fiziksel ve kimyasal özellikleri birbirlerinden farklılıklar gösterir ve ihtiyacınıza göre malzeme seçenekleri mevcuttur.

6 Objet Polyjet Bu teknikte oda sıcaklığında sıvı halde bulunan fotopolimer hammadde sekiz adet enjeksiyon kafası üzerindeki binlerce memeden püskürtülerek katmanların oluşması sağlanır ( plastik enjeksiyon makinalarındakine benzer bir yöntemle). Püskürtülen hammadde UltraViyole lambalar vasıtasıyla aynı anda dondurularak katılaştırılır. 16 mikron kalınlığındaki katmanlar bu şekilde teker teker oluşturularak parça elde edilir. Model havada asılı duramayacağı için boşluklar destek malzemesiyle aynı enjeksiyon yöntemi kullanılarak doldurulur. Bu destek malzemesi daha sonra suda çözdürülür ve fiziksel model elde edilir. Objet Polyjet teknolojisinde kullanılan prototipleme malzemeleri bu yönteme özgü fotopolimer reçinelerdir. Fiziksel ve kimyasal özellikleri birbirlerinden farklılıklar gösterir ve ihtiyacınıza göre malzeme seçenekleri mevcuttur.

7 Stereolitografi yöntemi Bu sistemde çalışan makine 3D Systems Inc. (ABD) tarafından geliştirilmiş ve piyasa sunulmuştur. Asansör sıvı yüzeyinden alt tabaka kalınlığı kadar bir uzaklıkta yerleştirilmiştir. Lazer demeti dilim çevre çizgilerini takip ederek tarama yapacaktır. Daha sonra da iç kısımlar bu tarama örnekleri kullanılarak taranacaktır. Kullanılan sıvı polimer, mor ötesi ışığa (Ultraviolet) maruz kaldığında katılaşan veya kuruyan bir fotopolimer malzemedir. Bir tabakanın katılaştırılması bittikten sonra, asansör dolayısıyla platformun bir tabaka kalınlığı kadar aşağı inmesi suretiyle diğer tabakalar benzer şekilde katılaştırılır. İşlem tamamlandıktan sonra parça sıvı haznesinden alınarak iç kısımlarda sıvı halde kalmış malzemenin de katılaşması için özel bir fırına konur.

8 Tabakalı parça imalatı (TPİ) Helisys adlı bir firmanın geliştirip sunduğu bu yöntemde, tabakaları kesme ve bunları yapıştırma prensibi uygulanır. Tabaka, yüzeyi altındaki bir yapıştırıcının silindir tarafından basılması ve ısıtılması suretiyle bir önceki tabakaya yapıştırılır. Tabaka takip eden dilim hatlarında bir lazer tarafından kesilir. Parçanın yapılması ile ortaya çıkan fazla malzemelerin taşınması için, sıvı temelli işlemlerin (SLA işlemi) tersi gibi, iç kısımlar taranır. Tabakanın kalınlığı sabit değildir. Bir sezgi elemanı ile gerçek tabaka kalınlığı ölçülür ve model buna göre dilimlenir.

9 Seçici lazer sinterleme (SLS) Bu yöntem DTM Corp tarafından geliştirilip Austin de piyasaya sürülmüştür. EOS GmbH aynı prensiple çalışan bir makinayı geliştirmiştir. Bu yöntemde, toz haline getirilmiş termoplastik malzemenin bir lazer ışını ile eritilerek üç boyutlu parçalar oluşturulur. Toz halindeki termoplastik malzeme, işleme bölümüne bir silindir yardımıyla düzgünce yayılır. Sonra, parça kesitine uygun numune, toz yüzeyinde lazerle çizilir. Amorf malzemede lazer ısısı, toz parçacıklarının eriyerek birbirlerine yapışıp kütle oluşturmasına neden olur. Bu işlem eritme veya sinterleme olarak tanımlanır. Kristalin malzemede ısı, toz tabakasının erimesine ve soğutulunca katılaşacak sıvıya dönüşmesine neden olur. Her tabaka, üzerinde kalan tozla şekillenir. Tüm tabakalar şekillendirildiğinde bitmiş parça, daha sonra alınacak olan serbest toz kalıbı içerisinde gömülü durumdadır.

10 Katı alan kurutma (KAK-SOLİDER) SOLIDER sistemi, Cubital Ltd. (İsrail) tarafından geliştirilip piyasa sürülmüştür. Bu işlemde de morötesi ışıklara duyarlı bir polimer kullanılır.

11 Elektro Işın Ergitme Elektron ışınlı ergitme (EBM) (electron beam melting) prosesi toz halindeki metalleri ısıtarak ergitme ve birleştirme prensibine dayanır. Bu yönüyle seçici lazer sinterleme (SLS) metodu ile benzerlik gösterir o C sıcaklıkta, vakumda bulunan hareketli tabla üzerine yaklaşık 0,1mm kalınlığında tabaka oluşturacak şekilde serilen metal tozları, bilgisayar kontrollü elektron bombardımanına tutulur o C elektron kaynağından gelen elektronlar hızlandırıldıktan sonra yarım ışık hızı büyüklükte bir hız ile toza çarpar. Bu hız elektronların kinetik enerjisi metali ergitmek için yeterlidir. Ergitme bittikten sonra tabla dikey düzlemde aşağı kaydırılır, eritilecek yeni tabaka toz serilir ve proses tüm parçanın üretimin sonuna kadar tekrarlanır. İletken maddelerde lazer kullanan SLS'ye göre daha verimli olan EBM, gözeneksiz, yoğun parçaların üretilmesi için idealdir. Ergitme işlemi vakumda gerçekleştiği için nitrat ve oksitlerden arınmış malzeme elde etmek mümkündür. Hassiyet beklenen karmaşık metal parçaların üretimine imkân sağladığı için sağlık sektöründe titanyum alaşımı implantların ve havacılık sektöründeki parçaların üretime imkân sağlar yılında İsveçli Arcam AB tarafından ticarileştirilen teknik, firma tarafından 1995 yılından beridir Chalmers Teknik Üniversitesi ile ortaklaşa geliştirilmektedir Retenyum çubuk

12 Karşılaştırma Hızlı prototipleme teknolojileri ile elde edilen prototipler birbirlerinden oldukça farklı özelliklere sahip olurlar. İhtiyacınıza göre uygun teknolojiyi tablo yardımıyla seçebilirsiniz. Pürüzsüz yüzeyler + Polyjet FDM SLS SLA Detaylı parçalar + + Şeffaf malzeme + + Mat malzeme Esnek malzeme + Görsel tasarım kontrolü Kimyasal testler + + Mekanik kontrol + + +

13