Geleceğin Teknolojisi Eklemeli İmalat

Üretim süreçlerinde üç temel imalat yöntemi bulunmaktadır: eklemeli, çıkarmalı (talaşlı) ve bir kalıp üzerinde veya içinde basınç yardımı ile şekil verme. Bu üç türden, 3D baskı veya hızlı prototipleme olarak da bilinen eklemeli imalat, diğer ikisine kıyasla nispeten daha yeni ve ayrıntılı bir geçmişi olan bir teknolojidir. Eklemeli imalat, fiziksel bir parça oluşturulana kadar art arda malzemeleri ekleyerek bilgisayar destekli tasarım (CAD) modellerinden üç boyutlu parçalar oluşturma yöntemidir. 1984 yılında başlayan tarihçesinde, kısa sürede pek çok farklı teknik ve malzeme çeşidi eklemeli imalat süreçlerine eklenmiştir ve aynı zamanda birçok merkezde yenileri geliştirilmektedir.

Eklemeli İmalatın Tarihçesi

İlk eklemeli imalat sistemi 1980’lerde ortaya çıkmıştır ve hız, yenilikçilik ve kullanım kolaylığı onu endüstriyel ürün ve ekipman üretimi için tercih edilen seçeneklerden biri hâline getirmiştir.

Eklemeli İmalatın Avantajları

Eklemeli imalatın başlıca avantajları şunlardır: [1]:

• Çok karmaşık şekil/geometriye sahip yapılar veya parçalar elde edilebilir.
• Bileşenler, montaj işlemleri olmadan üretilebilir.
• İmalat direkt olarak gerekli malzemeden yapıldığından parça stoğuna gerek yoktur.
• Atık malzemelerin azaltılmasını sağlar.
• Geleneksel üretim süreçlerine kıyasla düşük enerji tüketimi yapar.

Eklemeli imalat süreçleri, geleceğin daha güvenli, daha hafif, daha hızlı ve daha verimli makinelerini yaratmada önemli bir rol oynamaktadır. Eklemeli imalat geleneksel üretim süreçleri kullanılarak üretilmesi zor olan, daha az tasarım kısıtlaması olan bileşenleri üretebilir. Ayrıca, yeni eklemeli imalat teknolojileri, elektriksel iletkenlik ve değişken mukavemet gibi bireysel özelliklere sahip çok malzemeli baskılı parçalar üretebilir. Bu tasarım esnekliği, daha düşük ağırlık ve geleneksel işlemlerle mümkün olmayan karmaşık tasarımlar gibi gelişmiş işlevler eklemeyi mümkün kılarak yeniliğin yolunu açmaktadır.

3D baskı, onlarca yıldır prototipleme ve ürün geliştirmede yaygın olarak kullanılmaktadır. Maliyetleri düşürmek ve piyasa talebine ayak uydurabilmek için sürecin ucuz ve hızlı olması gerekmektedir. Hızlı prototipleme olarak da adlandırılan 3D baskı prototipleme için en iyi teknolojidir ve imalatta yaygın olarak kullanılmaktadır.

CAD yardımıyla, kelimenin tam anlamıyla tüm parçalar için tasarımlar, bir bilgisayarın sabit diskinde dijital bir kopya olarak saklanabilir ve böylece bir envanter tutma ihtiyacını ortadan kaldırır. 3D baskının kullanılmasıyla, talep üzerine potansiyel olarak bir yedek parça üretilebilir. Teknolojinin erişilebilirliği, tedarikçileri 3D baskılı bileşenlerin ve yedek parçaların kolay tedarikini sağlamak için yeni alanlar açmaya teşvik edecektir.

Metal 3D baskı ve polimer 3D baskı, pazardaki değerlerini şimdiden kanıtlamıştır. Otomotiv ve havacılık gibi pek çok sektör, prototiplemedeki düşük tedarik süresi ve düşük maliyet nedeniyle operasyonlarında eklemeli imalat kullanmaya başladı bile. Örneğin otomotiv devi Porsche, 3D baskı ile motor pistonları üretmektedir. 3D baskı, yüksek mukavemetli karmaşık, birleştirilmiş parçalar sunmaktadır. Daha az malzeme ve birleştirilmiş tasarımlar, havacılık ve uzay için üretimde en önemli faktörlerden biri olan toplam ağırlık azalmasına neden olur. Eklemeli imalat büyük şirketler ve kuruluşlar için faydaları, uçuş dünyası için yenilikçi tasarımları ve uygulamaları ileriye taşımaya devam etmektedir.

İnovasyon Haritasına dayalı olarak, aşağıdaki görsel, eklemeli imalatın 2022’deki 10 sektör üzerindeki etkisini göstermektedir. Her sektör, eklemeli imalatın farklı yönlerinden yararlanmaktadır. Örneğin, otomotiv ve havacılık endüstrileri, teknolojinin hafifletme özelliklerinden yararlanırken, inşaat sektöründe sürdürülebilir operasyonları vurgulamaktadır. Ancak endüstriyel uygulamalarda 3D baskının en önemli yönleri yüksek hızlı, düşük hacimli üretim çalışmaları, tasarım ve üretim esnekliği ve talep üzerine üretimdir. Bu nedenle imalat ve mühendislik endüstrileri, 3D baskı spektrumunda büyük aktivite görmektedir.

Ayrıca artık mevcut olmayan parçalar bile, mevcut parçaların dijital taramalarına dayalı olarak tersine mühendislikle gereksinime göre yeniden oluşturulabilmektedir. Eski tasarımlar yeni bir yaşamla kendine gelebilirken, diğer yandan klasik otomobillerin yedek parçaları da kolaylıkla yeniden üretilebilmektedir.

Bir başka avantaj ise, eklemeli imalat, kontrollü bir maliyet yapısı ve sabit teslim süresi ile herhangi bir ürünün talep üzerine üretimini kolaylaştırır, bu da bir ürünü tasarlama ve piyasaya sürme süresini azaltarak üretim oranını önemli ölçüde artırır.

Metal 3D Baskı

Metaller her zaman eklemeli imalat pazarının zirvesinde yer almıştır ve metal 3D baskı pazarına yapılan yatırım son birkaç yılda muazzam bir şekilde artmıştır. Metal 3D baskı; havacılık ve tıbbi cihazlar gibi zorlu, yüksek değerli endüstriler için egzotik geometrilere sahip çelik, titanyum, nikel alaşımları ve alüminyumdan yapılmış olağanüstü yüksek performanslı parçaların cazibesini sunmaktadır. Bu endüstriler, özellikle malzeme ihtiyaçlarını ve parça ağırlığını azaltan, üretimsel olarak tasarlanmış, yüksek oranda kafesli parçalar olmak üzere metal parçaların imalatında 3D baskının tüm avantajlarından yararlanabilmektedir.

En yaygın geleneksel metal eklemeli imalat sistemleri, seçici lazer eritme (SLM) ve doğrudan metal lazer sinterlemedir (DMLS). Tıpkı plastik SLS gibi, bu işlemler bir ısı kaynağı kullanarak seçici olarak eriterek ince toz halindeki malzeme katmanlarından nesneler oluşturmaktadır.

Metal eklemeli imalat yöntemleri ardıl proseslerin (HIP benzeri ısıl işlemler) de devreye girmesi ile dövme tekniği ile elde edilen sertlik seviyelerinde sonuçlar vermektedir. Artık dünyanın bazı merkezlerinde havacılık sektöründeki uçan, kritik parçaların üretimi de gerçekleştirilmektedir.

ETİM’de SLM 280 Metal Yazıcı ile üretilen In718 parça

ETİM’de, KOBİ’lere hızlı, güvenilir ve yüksek doğrulukta 3D baskı hizmetleri sunuyoruz. Ayrıca, en yüksek kaliteyi sağlamak için üretim öncesi tasarım ve üretim sonrası gerekli hizmetleri de sunmaktayız.

Hakan Ünal

ETİM Direktörü