Genel

11 Kasım 2018

3 Boyutlu Yazıcı Bildiri

3Boyutlu Yazıcı EEMKON 2015 Konferans Bildirisi

3D Printer

Özgür ACAR1,Sultan Kalyoncuoğlu1,Dilek Bilgin Tükel1

1Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bölümü

Doğuş Üniversitesi, İstanbul

dtukel@dogus.edu.tr

Özetçe

Üç boyutlu baskı sanal ortamda tasarlanmış herhangi şekildeki bir üç boyutlu nesnenin katı formda basılması işlemidir. Bu işlemi gerçekleştiren cihazlara ise üç boyutlu yazıcı adı verilir. Baskılar birçok türde hammaddenin kullanılması ile yapılabilir. Normal kullanıcı bazında en yaygın kullanımı olan hammadde PLA(Polilaktik Asit ) ve ABS(Akrilonitril Butadin Stiren) adı verilen sert plastiklerdir. En yaygın kullanıma sahip olan üç boyutlu yazıcıların çalışma prensibi bilgisayar ortamında hazırlanmış herhangi bir üç boyutlu bir nesnenin sanal olarak katmanlara bölünmesine ve her bir katmanının eritilen hammadde dökülerek üst üste gelecek şekilde basılmasına dayanır.

Buprojede 3 boyutlu bir yazıcı yaptık. Başlarken Rep Rep modeli esas alarak,diğer yazıcılardan daha ucuz maliyetli bir üretim yaptık. 3D yazıcılargelecekte büyük etki yaratacak ürünlerdir. Yapılmak istenen nesne, çizildiğizaman üretilebilecek kolaylıktadır. Gelecekte büyük bir üretim alanındakullanılabilecek ve hızla gelişme gösteren bu yazıcıların üretimi artmakta vedezavantajları azaltılmaktadır.

Abstract

Three-dimensional printing is the process of printing in solid form a three-dimensional object in any way designed in a virtual environment. If the device that performs this process is given a three-dimensional printer name. Prints made with the use of many kinds of raw materials. Normal users on the basis of the most widely used raw material PLA (Polylactic Acid) and ABS (Acrylonitrile butadiene styrene) are called hard plastic. The most common use is based on having three-dimensional computer printers are prepared in the working principle of virtually any three-dimensional object to be divided into layers, and each layer of the melted raw material is poured so as to press overlapping.3D printers that take up space in much the agenda in recent years, it attracted our attention and at less cost than we thought we could do a 3d printer in ourselves, and so we started the project.We take RepRap prusa Mendel reference when we start project.

1. Giriş

[1]“3. sanayi devrimi” olarak adlandırılan 3 boyutlu yazıcılarla objelerin yazdırabildiği bir gelecek geldi bile. Tasarladığın, düşlediğin herhangi bir ürüne dakikalar içinde ulaşabilmek artık daha mümkün. Temel üretim yöntemleri arasına giren

3 boyutlu yazıcı sektörünün 2012’deki 2.2 milyar dolar olan büyüklüğünün 2016’da 3,1 milyar, 2021’de ise 10.8 milyar dolara yükselmesi öngörülüyor. Türkiye’de de bu alanda örnek uygulama ve ilkler söz konusu. [1][2]

Katkılı üretim, hızlı prototipleme ya da üç boyutlu yazıcı teknolojisi, birçok farklı malzemeyi ve teknolojiyi kullanarak üç boyutlu modeli katmanlara ayırıyor ve bu katmanları adım

adım aşağıdan yukarıya doğru üst üste yığarak tasarlanan modeli somut, elle tutulabilen bir ürün olarak ortaya çıkarıyor. Yani siz bir aleti, oyuncağı ya da herhangi bir

nesneyi bilgisayar ortamında dijital olarak tasarladıysanız, ürününüzün örneğini 3D yazıcı sayesinde dakikalar içinde somut olarak elinize alabiliyorsunuz. Henüz hiç bir üretim yöntemi ile üretilmesi mümkün olmayan parça geometrileri yani farklı şekillerde ürünler elde edilebiliyor. Nano ölçekli yani bir kum tanesinden bile küçük, minicik nesneler en ince ayrıntısına kadar üç boyutlu olarak basılabiliyor. Bilgisayarda çizilen model ile yazıcıdan çıkan model birbirinin tamamen aynı oluyor. Üç boyutlu çıktıyı alabilmek için öncelikle bir üç boyutlu bilgisayar çizimine

ihtiyacınız var. Daha sonra internetten açık kaynak olarak da indirilebilen 3D yazıcı programları kullanmanız gerekiyor.

Bu yazılımlar üç boyutlu modeli dilimlere ayırarak  2 boyutlu katmanları oluşturuyor. Üç eksenli ve bilgisayar kontrollü bir makine vasıtası ile katmanlar sırayla üretiliyor. Baskı için 100’den fazla malzeme (metal, plastik, polimer, reçine, seramik, alçı ve hatta deney aşamasındaki çalışmalara göre insan dokusu) katı, sıvı veya toz halinde kullanılabiliyor. Malzeme yerleştirilip yazdır tuşuna basıldığında, lazer ünitesi yaratmak istediğiniz ürü-nü aşağıdan yukarıya doğru tabaka tabaka işleyerek, istediğiniz ürünü kısa sürede hazır hale getiriyor. [2][3]

Günümüzde üç boyutlu yazıcı teknolojisi mücevher, aksesuar, ayakkabı tasarımında, endüstriyel ve mimari tasarımlarda, inşaat mühendisliğinde, yapı işlerinde, otomotiv sanayisinde, hava-uzay, dişçilik ve tıp sektöründe, eğitimde, coğrafi bilgi sistemlerinde ve farklı alanlardaki bilimsel çalışmalarda bir-

çok ülkede yaygın olarak kullanılıyor. Bir süredir sanayi sektöründe kullanılan bu yazıcıların küçük ve geliştirilmiş masa üstü modelleri, yakın gelecekte evlerimize de girecek. Üç boyutlu yazıcılar evlerimize girdiğinde, ihtiyaç duyduğumuz ürünü kendi başımıza üretebileceğiz. Bunu iki şekilde yapacağız: Ya üreteceğimiz ürünün planını bilgisayarımıza indireceğiz ya da bilgisayarda ürünü kendimiz çizeceğiz. Daha sonra yazdır tuşuna basıp, ürünü kullanmaya

başlayacağız. Elimizdeki bir ürünü çoğaltmamız da mümkün olabilecek. Planını üç boyutlu tarayıcılarla bilgisayara aktaracağımız bir ürünü, istediğimiz sayıda basıp çoğaltabileceğiz. Bu yazıcılarda renkli veya tek renk basım yapılabiliyor. Ürün planları ve renkler üzerinde oynayarak, tasarlanan ürünleri kişiselleştirebileceğiz. Örneğin sipariş üzerine tasarlanmış robotlar, oyuncaklar ya da aksesuarlar

çok farklı şekil ve renklerde üretilebilecek. Daha yaratıcı, yenilikçi ve ilginç sanatsal tasarım eserleri sergilenebilecek.[3][4]

Gelecek 10 yıl içinde ev tipi üç boyutlu yazıcı fiyatlarının hayli hesaplı hale gelmesi bekleniyor. Yani isteyen herkesin bir ya da birkaç 3D yazıcısı olabilecek. Sonrasında ne mi olacak? Hayal gücünün ve yaratıcılığın sınırı yok! Dileyen herkes hayal ettiği her şeyi çizip tasarlayacak, yazdıracak, isterse satacak, isterse sergileyecek, isterse sadece kendisi kullanacak. Peki, bu durum üretim tüketim ilişkilerini ve dünyanın sosyo-ekonomik düzeninini nasıl etkileyecek? Öncelikle tüketiciler de üretici haline gelecek. Herkes kendisi için, ihtiyaç duyduğu sayıda ve zamanda üretebilecek. İşçi ve aracı masrafları ortadan kalkacağı için, ürünlerin maliyeti de azalacak. Bu durum, küçük ölçekte üretim yapan firmaların güç kaybetmesine, büyük ölçekte üretim yapan firmalarınsa -ev ortamındaki yazıcılar o ölçekte üretim yapamayacağı için- güçlerini artırmasına neden olacak. Bu süreçte kârını artıracak

bir başka sektörse, yazıcıların kullanacağı baskı malzemelerini ve yazılım programlarını satan firmalar olacak. Üç boyutlu üretimin tüketim malları sektöründeki başlıca kullanım alanlarından belki de en önemlisi hızlı prototip ve model üretimi. Modeller ve prototipler, şirketlerin ürünlerini piyasaya daha çabuk çıkarmasına yardımcı olacak, bu da daha yavaş hareket edenlere göre rekabet avantajıyla kâr sağlayabilecekleri anlamına geliyor.

Peki ya üç boyutlu yazıcılar ile kanunsuz ilaç, silah ya da patlayıcı madde üretilmesi ihtimaline karşı nasıl bir kontrol mekanizması ya da ne tür düzenlemeler getirilecek? Maalesef şimdilik kimse bu sorunun cevabını kesin olarak bilmiyor. Uzmanlar, bu tür tehlikeli ürünlerin 3D yazıcı teknolojisi ile elde edilmesini önlemenin en iyi yolunun, öncelikle yazıcıların ve yazılım programlarının düzenlenmesi olduğunu düşünüyor. Bu yolla birtakım sınırların ve kısıtlamaların getirileceği tahmin ediliyor.[4]

2. Proje Planlama ve Sistem Bileşenleri

Yapılan 3 Boyutlu yazıcı açık kaynak kodlu olan Reprap Prusa Mendel modelidir. Yazıcının imalatı için proje planlaması 3 parçaya ayrıldı; Elektronik parçaların ve step motorların kullanımı, Mekanik şasenin 3 boyutlu kartezyen robotun imalatı ve Açık kaynak yazılımın incelenmesi gerekli kodların değiştirilmesi.

ElektronikParçalar

ArduinoMega, ramps ve step motor sürücüleri

ArduinoMega, ramps ve step motor sürücüleri kartlarının birbirlerine takılmış hali

KullanılanStep Motor Nema 17

StepMotor sürücüsü A4988 bağlantı şeması

Tüm elektronik ekipmanların bağlantı şeması

Mekanik Parçalar

3Boyutlu Kartezyen robotun örnek çizimi

Mekanik aksamları birleştirmek üzere başka bir 3 Boyutlu yazıcıdan alınan parçalarınlistesi

YEkseni Montajı

XEkseni Montajı

ZEkseni Montajı

LimitSensörlerin Montajı

MotorlarınMontajı

MekanikMontajın tamamlanmış hali

Yazılım

Kontrolör olarak Arduino Mega kullanıldığı için yazılımı arduinonun c++ programlama diline benzer kendi yazılımı kullanıldı.

Açık kaynak kodlarda yapılan değişikliklerden yazıcının boyutu, motorların adım sayıları, mekanik limit sensörlerin yanında yazılımsal olarak limitlerin belirlenmesi, ısıtıcı ayarlamaları örnek olarak verilebilir.

Motorlarınadımlarına göre kalibrasyon yapılması için açık kaynak kodun değiştirilmesiörneği

3. 3Boyutlu Yazıcının Kullanılması ve Çıktı Almak

İmalatını tamamlamış olduğumuz yazıcıda çıktı almak için tüm kalibrasyonlar tamamlandı ve kullanıma hazır hale getirildi.

İmalatıtamamlanmış 3Boyutlu Yazıcı

Çıktı almak için ilk önce çıktısını almak istediğimiz ürünlerin 3Boyutlu çizimlerini yazıcının ara yüz programı olarak kullandığımız pronterface programına gönderiyoruz.

Daha sonra pronterface arayüz programı yüklenen 3 boyutlu çizimi slic3r adlı program ile 3 boyutlu çizimimiz katmanlara ayrılır ve CNC tezgahlarda olduğu gibi G-Code oluşturur. Oluşturulan G-Code (parça programı) ile yazıcımız çıktı almaya hazır hale gelir.

Yazıcı arayüz programımıza başlat komutu göndererek çıktı alma işlemimiz başlamış olur.

İmalatıyapılan yazıcıdan alınan ilk çıktı örnekleri

KullanılanProgramlar

Kontrolöriçin kullanılan Arduino Programı

PronterfaceYazıcı Ara Yüz Programı

Slic3rDilimleme Programı

4. Sonuç

Kaynakça

[1] Aslıhan Bozkurt – http://www.bilisimdergisi.org/s164

[2] [3] [4] Özlem Kılıç Ekici – Bilim ve Teknik Aralık 2012

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.