Hızlı Prototip Üretim Teknolojileri

Ürün geliştirme aşamasında prototip ihtiyaçları kaçınılmazdır. Farklı ürün geliştirme aşamalarının tanımlanabilmesi için geometrik, fonksiyonel, teknik prototiplere ihtiyaç vardır. Bu makalede, prototip üretiminin hızlı bir şekilde yapıldığı imalat sistemleri yani Hızlı Prototip Üretim Teknolojileri (HPÜT) incelenmiştir. En yaygın beş Hızlı Prototip Üretim (HPÜ) sistemi tanıtılmıştır. HPÜ sistemleri, parçanın Bilgisayar Destekli Tasarım (BDT) modelinden doğrudan prototip üretimine imkan tanır. Bu sistemlerin tümünde prototipler, tabaka tabaka imal edilmektedir. Bu nedenle HPÜ sistemleri Tabakalı İmalat Teknolojileri (TİT) olarak bilinmektedir. Bu teknolojilerin kullanılması, ürün geliştirme aşamasının çabuk geçilmesi ve yeni tasarımların daha hızlı bir şekilde ortaya çıkarılmasına olanak tanır. Böylece tasarım ve imalat aşamalarında HPÜ sistemlerinin kullanılması ile, maliyetlerde büyük azalmalar sağlanır.

1. GİRİŞ
HPÜ sistemleri, çalışma prensipleri ve malzeme kullanımları yönleriyle birbirlerinden ayrılırlar. Malzeme kullanımları yönüyle; sıvı fotopolimer malzeme kullanılan yöntemlerden StereoLithography (SL) yöntemi ve Solid Ground Curing (SGC) yöntemi ele alınmıştır. Termoplastik malzeme kullanılan yöntemler olarak; Selective Laser Sintering (SLS) ve Fused Deposition Modelling (FDM) sistemleri incelenmiştir. Son olarak ta Laminated Object Manufacturing (LOM) sistemi tanıtılmıştır.
SL yönteminde, sıvı fotopolimer reçine üzerine gönderilen lazer ışını ile malzemenin katılaştırılması sağlanmaktadır. Lazer, parçanın BDT verilerini kullanarak önce kesit sınırlarını daha sonra iç bölgeleri katılaştırır. Parçanın imal edildiği platform üzerinde, platform ile parça arasında destek yapıları oluşturulur. Daha sonra, parçanın ilk tabakasından başlanarak parça bitinceye kadar, tarama aynaları ile istenilen kesit formlarında katılaştırma yapılır. İmalatı tamamlanan parça platformdan alınarak, polimerizasyona uğramamış sıvı bölgelerin katılaştırılması için son ısıtma işlemi tabi tutulur.
SGC yönteminde, önce bir cam levha üzerinde istenilen kesit formunda bir maske oluşturulur. Daha sonra, bir lazer ışığı bu maske üzerinden sıvı fotopolimer reçinenin yüzeyine gönderilerek maskede oluşturulan formda katılaşması sağlanır.
SLS sisteminde, termoplastik malzeme tozları bir lazer yardımıyla eritilip daha sonra sinterlenir.

FDM yönteminde termoplastik malzeme, ısıtılmış bir kafaya lif halinde gönderilir. Bu kafa bilgisayar kontrollü olarak istenilen kesit formlarını tabaka tabaka oluşturur.

LOM sisteminde, kağıt türü malzeme ısıya ve basınca duyarlı bir yapıştırıcı ile kaplanmıştır. Bir rulodan beslenen malzeme istenilen formda lazerle kesilerek, ısıtılmış bir silindir yardımıyla bir önceki tabakaya yapıştırılır. İşlem parça bitinceye kadar devam eder.

Muzaffer ERTEN-Levent YAĞMUR
İ.T.Ü. Makina Fakültesi