Bir ürünün hızlı ve dayanıklı prototipi nasıl üretilir?

Bir mal üretilmeden önce, tasarımcılar prototip denilen üç boyutlu benzerini yaparlar. Bu prototip denenir, kullanılır, düzeltilir ve belki yeniden üretilir. Prototip sanayi, yeni teknolojiler sayesinde hızlı bir geliÅŸme içinde.Ãœreticiler, yeni bir malı üretmeden önce tasarımını üç boyutlu görmek, dış görüntüsündeki göze çirkin görünen kısımları düzeltmek, parçaların bütün ile uyumunu kontrol etmek, kalıplara ince-ayar çekmek için modelini veya prototipini yaparlar. Yıllardır çizimlere bakılarak prototip üretmek, hem pahalı hem de yavaÅŸ bir süreç gerektiriyordu. Ancak son yıllarda kullanılmaya baÅŸlanan çeÅŸitli hızlı-prototip yaratma teknikleri, haftalarca süren bu süreci günlere veya saatlere indirdi.Hangi maddelerOtomotiv, tüketim malları ve tıbbi cihaz üreticileri bu teknikleri en fazla kullanan sektörlerdir. Bu arada hizmet saÄŸlayıcıları da müşterileri için model yaratırken sık sık prototip üretmek zorunda kalırlar. Prototipler genel olarak bir dizi ince reçine katmanlarından, çubuk plastikten veya toz halinde çeÅŸitli malzemelerden yararlanarak üretilir. Stereolitografi ilk süreçtir ve bugün en fazla kullanılan tekniktir. Kaliforniya, Palo Alto’daki Stereolithography.com ÅŸirketinin kurucusu Ron Barranco, "Bugüne dek 30 farklı yöntem denendi, ancak 5 veya 6’sı baÅŸarılı oldu" diyor. Alternatiflerin içinde, birbirine kaynamış tortul modelleme ve 3-D (üç boyutlunun kısaltılmışı) yazıcılar sayılabilir. Bu yöntemler yardımıyla parçalar ucuz ve hızlı bir ÅŸekilde üretilebilse de stereolitografi kadar hassas ve dayanıklı olmuyor.Hızla geliÅŸme varNesne boyutu tipik olarak X, Y ve Z eksenleri üzerinde 60 cm’den küçüktür, ancak daha büyük makineler yavaÅŸ yavaÅŸ ortaya çıkıyor. Bazıları, kalıp ve makine ile iÅŸleme gibi gereksinimleri ortadan kaldırarak ticari malları doÄŸrudan üretebiliyor. Ancak bu ürünlerin bir çoÄŸu geleneksel üretim teknikleriyle elde edilen mekanik, ısıl ve düşük maliyet özelliklerine eriÅŸmekte güçlük çekiyor. Colorado, Fort Collins’teki Wohlers Associates isimli prototip danışmanlığı veren ÅŸirketin kurucusu Terry Wohlers, bu yazıyı aldığımız Scientific American dergisindeki demecinde, "Ãœretim maliyeti yüksek ise hacim küçük ve nesnenin ÅŸekli karmaşıktır" diyor. Sözgelimi kulak içine yerleÅŸtirilen iÅŸitme cihazları bu ÅŸekilde üretilir, çünkü her parçanın müşterinin kulak kanalının ÅŸekline göre özel olarak üretilmesi gerekir.Hızlı-prototip piyasası çok hızlı geliÅŸiyor. Bu geliÅŸmeyi olumlu karşılayanlar, bir sonraki aÅŸamanın daha sert malzemenin daha hassas bir ÅŸekilde iÅŸlendiÄŸi hızlı üretimin olacağını umut ediyorlar. BUNLARI BÄ°LÄ°YOR MUSUNUZ?Seçici lazer yapıştırma olarak bilinen teknik giderek daha fazla kullanılıyor. Bu teknikte bir lazer, ısıya duyarlı naylon veya metal tozunu yapıştırarak tabakaları oluÅŸturur. Naylon veya metal tozu platformun üzerine 3 boyutlu baskı yöntemindeki benzer ÅŸekilde yayılır. Bu süreç, iÅŸitme cihazları gibi her müşteri için özel üretilen ürünler için kullanılır. Hızlı prototip üretme tekniÄŸi ile bir süre sonra insanlar, evlerinin mutfağı veya arabaları için gerekli olan parçaları üretebilecekler. Bunun için hizmet sunucularının internet üzerinden gönderecekleri tasarım verilerinden yararlanacaklar. Wohlers Associates’ten Terry Wohlers’e göre bu senaryo gerçekçi deÄŸil, çünkü insanlar Wal-Mart’a gidip ihtiyaçları olan parçaları çok ucuza alabilirler. Wohlers, bu tekniÄŸin en fazla çocuklara yarayacağını düşünüyor: "Sözgelimi bir bilgisayar oyunu olan SimCity 3 boyutlu verilerden yararlanır. Böylece 3-D yazıcı tüm unsurları yaratabilir. 10 yıl içinde yazıcı fiyatları 300 dolara kadar düşünce çocukların yapabileceÄŸi okul projelerini bir düşünün."Stereolithography.com ÅŸirketinden Ron Barranco, kaliteyi yükseltmek ve maliyeti düşürmek için gaz lazerlerden katı-hal lazerlerine geçmek gerektiÄŸini düşünüyor. Barranco’ya göre gaz lazerleri çok hassas deÄŸil ve çok çabuk aşınıyor.A) STEREOLÄ°TOGRAFÄ°: Bir yazılım, söz konusu nesneye ait tasarım verilerini bir dizi, ince kesitler haline dönüştürür. Işığa duyarlı sıvı polimer dolu bir kabın içindeki delikli bir platform, yüzeye yükselir. Sıvı, platformun üzerinde baloncuklar oluÅŸturur. Bu arada bir bıçak, platformu sıyırıp geçince ince bir tabaka oluÅŸur. Bir ayna ile yönlendirilen morötesi lazer ışını, ilk kesitin üzerinden geçerek, kaplamanın hassas bölümlerini katı hale dönüştürür. Platform biraz alçalır ve bıçak katılaÅŸmış alanın biraz üzerindeki sıvıyı düzgün hale getirir. Lazer birincinin üzerindeki ikinci tabakayı sertleÅŸtirir ve yapı oluÅŸuncaya kadar bu böyle devam edip gider. Gerekirse destek için sütunlar ilave edilir ve daha sonra bunlar kaldırılır.B) BÄ°LGÄ°SAYAR DESTEKLÄ° TASARIM: Bir yazılım, tasarımcının ham, katı modelleme verilerini ÅŸifrelemek için nesneyi bir dizi üçgen ÅŸeklinde tanımlar. Bir stereolitografi makinesi daha sonra, modeli fabrikasyon tabakaları ÅŸeklinde yeniden tanımlar.C) BÄ°RBÄ°RÄ°NE KAYNAMIÅž TORTUL MODELLEME: Termoplastik filamanlar ısıtılır ve sıvı haline dönüştürülür. Bir tel çekme kafası, platformun üzerine malzemeyi ince boncuklar ÅŸeklinde bırakarak, nesnenin ilk tabakasının hatlarını çizer. Bu aÅŸama pastanın üzerini süslemeye benzer. Platformun soÄŸuk olmasına özen gösterilir. Böylece plastik hızla donar. Platform alçaldıktan sonra ikinci tabaka çekilir ve bu böyle devam eder.D) 3 BOYUTLU BASKI: Bir bıçak, kompozit, seramik veya model tozunu ince bir tabaka halinde platformun üzerine yayar. Bir baskı kafası, inkjet yazıcılarda olduÄŸu gibi, baÄŸlayıcı bir sıvı püskürtür. BaÄŸlayıcı sıvı, nesnenin ilk tabakasını oluÅŸturmak için tozu sertleÅŸtirir. Platform alçalır, daha fazla toz yayılır, baÄŸlayıcı madde ikinci tabakayı oluÅŸturur ve bu böyle devam eder. Fazla toz daha sonra üflenerek uçurulur. Dayanıklılığı artırmak için son parçalara mum veya reçine sürülebilir.Â