Üç boyutlu baskı

Üç boyutlu baskı, 3 boyutlu olarak tasarlanmış sanal bir nesnenin polimer, kompozit, reçine gibi malzemeler ile ısıl veya kimyasal işlemden geçirilerek üretilme işlemidir.

Üç boyutlu yazıcı ve üç boyutlu baskı

Bu işlemi gerçekleştiren cihazlara ise üç boyutlu yazıcı adı verilir. Baskılar, birden fazla türde hammaddenin kullanılması ile yapılabilmektedir. Yaygın olarak kullanılan hammaddeler PLA^[1] ve ABS adı verilen sert plastiklerdir.

Farklı türlerde ve tekniklerde baskı yapabilen üç boyutlu yazıcılar vardır. En yaygın kullanıma sahip olan üç boyutlu yazıcıların çalışma prensibi bilgisayar ortamında hazırlanmış herhangi bir üç boyutlu nesnenin sanal olarak katmanlara bölünmesine ve her bir katmanının eritilen hammadde dökülerek üst üste gelecek şekilde basılmasına dayanır.

Tarihçe

Üç boyutlu baskı teknolojisi 1980'li yıllarda başlamıştır. Buna rağmen 2010 yılından sonra adı daha fazla duyulmaya başlanmış ve günümüzde çok daha yaygın bir şekilde kullanılır hale gelmiştir. Yaygın kullanımın başlıca nedenleri arasında; medyada daha fazla yer almaya başlaması, birçok girişimci firmanın bu teknolojiye yatırım yapması, akademik çevrelerin ilgi göstermesi, teknolojinin birçok alanda getirdiği kolaylıklar ve avantajlar ile üretim maliyetlerinin düşmesi gösterilebilir. İlk üç boyutlu yazıcı 1984 yılında Chuck Hull ile birlikte 3D Systems firması tarafından üretilmiştir.^[2]

Günümüzde ise birçok firma üç boyutlu yazıcı üretmeye ve satmaya başlamıştır. 2012 yılı itibarıyla üç boyutlu yazıcıların market hacmi 2,2 milyar dolara erişmiş ve 2011 yılına göre %29'luk bir artış göstermiştir.^{[kaynak belirtilmeli]} Üç boyutlu yazıcılar büyük oranda kendi parçalarını basabilir. Elektronik parçalar ve motorlar dışında neredeyse bütün mekanik parçalar 3D yazıcı tarafından basılabilir. İleride üç boyutlu yazıcıların kendisini tamamıyla basabilecek yeteneğe sahip olması bazı iddialar arasındadır. Örneğin, diğer 3B basım teknolojilerinin baz aldığı RepRap, kendini çoğaltabilecek yeteneğe sahiptir.^[3] Günümüzdeki 3D yazıcıların çoğunluğu ilk düşük maliyetli yazıcılardan olan açık kaynaklı RepRap projesini baz almıştır. RepRap^[4] projesi açık kaynak 3D yazıcıların geliştirilmesine katkı sağlamıştır.

Genel ilkeler

3B Basılabilir Modeller

Bilgisayar ortamında hazırlanmış bir 3D tasarım

Üç boyutlu tasarımlar bilgisayar ortamında CAD (Bilgisayar Destekli Tasarım) programları ile tasarlanabilir. Ayrıca herhangi bir obje üç boyutlu tarayıcılar ile taranıp sanal ortama üç boyutlu tasarım olarak geçirilebilir. Üç boyutlu tarama işlemi gerçek bir objenin analiz edilmesi ve veri toplanması ile yapılır. Bu sayede üç boyutlu taranan herhangi bir objenin dijital ikizini basmak mümkün hale gelmektedir.

Bilgisayar ortamında 3B tasarım yapmak deneyim gerektirebilir. Shapeways,^[5] Thingiverse^[6] bu tasarımların bulunabileceği web sitelerinden bazılardır. Bu web siteleri üzerinde birçok baskıya hazır üç boyutlu tasarım ücretsiz olarak indirilebilir ve basılabilir.

Baskı İşlemi

Dilimleme İşlemi

Baskı İşlemi

Konvansiyonel FDM tipi 3B yazıcılarda baskı işlemi bilgisayar ortamında başlayıp yazıcının baskıyı yapmasıyla tamamlanır. Bazı üç boyutlu yazıcılar bilgisayar bağlantısına gerek duymadan hafıza kartı üzerindeki tasarım dosyasını okuyarak baskı yapabilmektedir. Üç boyutlu tasarım dosyaları bilgisayar yazılımı aracılığı ile dilimleme işleminden geçirilir ve üç boyutlu olarak basılabilir dosya formuna dönüştürülür. Bu dosyalar STL dosya formatındadır. Üç boyutlu yazıcının baskı sırasında yapacağı bütün hareketler ve ne zaman hammaddeyi dökmeye başlayacağı bilgisi gibi bilgiler bu dosya içerisindedir. Yazıcının çözünürlüğü katmanın kalınlığına ve x-y eksenleri üzerindeki hareket hassaslığına bağlıdır. Genelde baskı kalınlığı 100 µm (250 DPI). Fakat bazı yazıcılar çok daha yüksek çözünürlükte baskı yapabilmektedir. 16 µm (1,600 DPI). Baskı süresi yazıcıya ve basılan tasarıma göre değişkenlik göstermektedir.

Kullanım alanları

Endüstriyel Kullanım

Daha maliyetli ve diğer yazıcı türlerine kıyasla daha iyi sonuç veren yazıcılar kullanılır.^{[kaynak belirtilmeli]}

Tüketici kullanımı

Birçok model ve türde yazıcılar bulunmaktadır. Klasik masa üstü üç boyutlu yazıcıların üretim maliyetleri düşmektedir.^{[kaynak belirtilmeli]}

Masaüstü 3D yazıcı

Uzay araştırmalarında kullanımı

NASA uzayda 3B basım teknolojisini kullanarak besin üretimi yapmak için araştırma yapmaktadır.^{[kaynak belirtilmeli]} NASA ayrıca uluslararası uzay istasyonuna astronotlara yardımcı olması ve kabiliyetlerini artırmak için 3B yazıcı göndermiştir.^{[kaynak belirtilmeli]}