May 26, 2020

Design Visionary SCIENCE

design, engineering,creativity,intelligence,thinking, fikir, fikir üretme, kritik fikir, stratejik fikir, tasarım, mühendislik, mekanik tasarım,bilim, araştırma, kişisel gelişim, mucitlik, ürge, arge, research and development, thinking skils, industrial design

Genel araştırma bütünlüğünde teknik çözüm üretme mantıklı araştırmamı paylaşıyorum. Katmanlı üretim teknikleri ile tıp cihazları, tıp enstrümanları, aygıtları, parçaları üretmek mümkün. Aziz devletimiz ve milletimiz odağında teknik bilgi yetkinlik düzeyimiz ile kitlesel anlamda acil ihtiyaçlarda acil tıp teknik malzeme ve parça temini çözümü için daha önceden araştırıp üzerinde kafa yorduğum bir teknik idi. O zamanlarda yakın zamanda Amerika’da çözümler vardı, Italya’da denenmiş, maske, solunum kitleri ve diğer aygıt mekanik parçalar üretimi için bu katmanlı üretim teknikleri “additive manufacturing” plastik ve türevi malzeme altyapılı COVID riskinde ülkemizin ihtiyacına lazım olabilir arkadaşlar!

Kısaca Katmanlı Üretimi, “Additive Manufacturing” i açıklayayım.

Katmanlı – Eklemeli İmalat Tekniği

Eklemeli imalat, bir nesneyi her seferinde bir katman oluşturarak oluşturma işlemidir. Nihai ürün tamamlanana kadar katı bir malzeme bloğunda kesilerek bir nesnenin yaratıldığı çıkarıcı üretimin tersidir. Teknik olarak, ilave imalat, bir ürünün kalıplama gibi bir şey oluşturarak oluşturulduğu herhangi bir prosese atıfta bulunabilir, ancak tipik olarak 3-D baskıyı ifade eder. Katkı üretimi ilk olarak 1980’lerde prototip geliştirmek için kullanıldı – bu nesneler genellikle işlevsel değildi. Bu süreç hızlı prototipleme olarak biliniyordu, çünkü tipik kurulum süreci ve bir prototip oluşturma maliyeti olmaksızın insanların nihai nesnenin ölçekli bir modelini hızlı bir şekilde oluşturmalarına izin verdi. Katkı üretimi arttıkça, kullanımları nihai ürünler için kalıplar oluşturmak için kullanılan hızlı takımlara genişletildi. 2000’li yılların başında, fonksiyonel ürünler oluşturmak için katkı maddesi üretimi kullanılıyordu. Son zamanlarda, Boeing ve General Electric gibi şirketler, iş süreçlerinin ayrılmaz bir parçası olarak katkı üretimini kullanmaya başladılar.

Bu Üretim Tekniği Nasıl Çalışır?

Eklemeli üretim kullanarak bir nesne oluşturmak için önce bir tasarım oluşturmanız gerekir. Bu genellikle bilgisayar destekli tasarım veya CAD, yazılım kullanılarak veya birisinin yazdırmak istediği nesnenin taranmasıyla yapılır. Yazılım daha sonra tasarımı, ilave üretim makinesinin izleyeceği katman katman katmana çevirir. Bu, nesneyi hemen oluşturmaya başlayan 3-D yazıcıya gönderilir. MIT’in Küresel Operasyonlar Liderleri programının genel müdürü olan MIT Sloan kıdemli öğretim üyesi Thomas Roemer, “Doğrudan dijitalden fiziğe gidersiniz, bu oldukça değişkendir” dedi. Eklemeli imalat, polimerlerden, metallerden ve seramikten köpüklere, jellere ve hatta biyomalzemelere kadar çok sayıda malzeme kullanır. MIT’de malzeme bilimi ve mühendislik doktora adayı Arvind Kalidindi, “Hemen hemen her şeyi kullanabilirsiniz.” Dedi. “İki parçaya yerel olarak katılmanın bir yolunu bulduğunuzda, 3-B yazdırabilirsiniz.” Katkı üretiminin gerçek süreci, nesnenin boyutuna bağlı olarak, hepsi birkaç saat ila birkaç gün sürebilen çeşitli yollarla yapılabilir. Ortak bir yöntem, son ürün tamamlanana kadar birbirini takip eden malzeme katmanlarını üst üste koymak için bir nozul kullanır.

Başka bir işlem, tipik olarak metalden yapılmış tozları kullanır. Kalidindi, Bu, “bir yatağı tozla doldurarak ve katı bir parça oluşturmak istediğiniz toz parçalarını katman katman eriterek işe yarar. Bunu yaptıktan sonra, tüm gevşek toz son parçanızdan uzaklaşır.” Dedi. Bu genellikle lazerler veya elektron ışınları kullanılarak yapılır, ancak başka bir teknik, toz katmanlarını birbirine yapıştırmak için bir polimerin kullanılmasını içerir. Parça daha sonra plastiğin eridiği ve tozların birlikte sinterlendiği ve son parçayı oluşturduğu bir fırına yerleştirilir.

Katmanlı – Eklemeli İmalatın Avantajları

Eklemeli üretimin bazı belirgin faydaları vardır. Geleneksel üretimde, tüm tedarik zinciri aylar alabilir ve bazen yüksek hacimli üretim ile telafi edilebilecek bir yatırım (bazen milyonlarca veya milyarlarca dolar) gerektirebilir. Eklemeli imalat ile tedarik zincirinin ara adımlarının çoğu kaldırılır. “Tek bir parçaya ulaşabileceğiniz hız çok daha hızlı,” dedi Roemer, çünkü insanlar doğrudan bilgisayarlarından 3B yazıcıya bir tasarım gönderebiliyorlar. Bir şeyin ek olarak üretilmesi aynı zamanda işlevsel olarak derecelendirilmiş malzemelerle nesneler oluşturmayı mümkün kılar – yani içte ve dışta farklı malzemeler olabilir. Roemer, “İletkenliği yüksek, aynı zamanda aşınmaya dayanıklı bir şey istediğinizi düşünün.” Dedi. “Dışarıda, seramik gibi aşınmaya dayanıklı malzemeleriniz var ve içeride metaller gibi iletken malzemeleriniz var. Böyle bir şey yaratmak geleneksel imalatla yapmak oldukça zor.”

Bununla birlikte Roemer, katkı üretimine iki büyük avantajın karmaşık geometriler oluşturmak ve küçük lot büyüklükleri üretmek olduğuna inanmaktadır. “Katmanlı üretimi ile, oluşturmak istediğiniz geometriyi hemen hemen her katmanda üretiyorsunuz. Çok daha karmaşık ve farklı malzeme özelliklerine sahip 3 boyutlu objeler oluşturabilirsiniz,” dedi Roemer. Çıkarma imalatında, bazı nesneler malzemeleri istenen şekilde çıkartmak için çok küçük veya çok garip bir açıya sahiptir. Katman maddesi üretimi bu engeli ortadan kaldırır. Bu ayrıca üreticilerin bir nesneden ağırlığı kaldırabileceği anlamına gelir. Bu, ağırlığın nihai bir ürünün işlevselliğini etkileyebileceği havacılık ve otomobil endüstrilerinde özellikle önemlidir. Eklemeli üretim aynı zamanda küçük miktarlarda bir şey yaratmayı da kolaylaştırır. Geleneksel üretimde kurulum maliyetleri, küçük lotların üretilmesinin maliyet etkin olmadığı anlamına gelir. Ancak ek üretim ile kurulum maliyetleri çoğunlukla ortadan kaldırılır, bu nedenle sadece bir avuç nesne oluşturmak daha makul hale gelir. Bu, protez veya implant gibi ürünlerin özelleştirilmesini kolaylaştırır ve hastalar için daha iyi sonuçlara yol açabilir. Her kişi için özelleştirilmiş işitme cihazları neredeyse tamamen katman maddesi ile üretilmektedir.

Eklemeli üretimin tüm avantajlarına rağmen, “Geleneksel üretimin yerini aldığını görmüyorum,” dedi Roemer. Çünkü özel kullanım durumlarının yanı sıra, geleneksel imalat hala daha hızlı ve daha ucuzdur. Bu özellikle granül ürünler oluştururken geçerlidir. Katman boyutu ne kadar küçük olursa, üretim o kadar yavaş olur. İlk birimler, ilave üretim ile yapıldığında daha ucuz ve daha hızlı olsa da, uzun vadede her birimin yazdırılması daha uzun sürer. Bununla birlikte, bazı şirketler için, katkı üretimi kullanmak buna değer. Şu anda, “ne zaman küçük lot büyüklükleri ve işlevsellik için yüksek talep görsek, bu katkı üretimi için tatlı bir yer,” dedi Roemer. Düşük maliyetli 3 boyutlu baskılı protez el. Kredi bilgileri: Wikimedia ile M.R. Nuckels Roemer, melez bir imalat modeli için yapılması gereken bir dava olduğuna inanıyor. Bu durumda, ilk ürünler katkı maddesi ile üretilecek, ancak parti büyüklükleri belirli bir noktaya yükseldiğinde geleneksel üretim devralınacaktır. Bu, ürün yüksek talep görürken devam edecekti, ancak şirketler büyük miktarda fazla envanter oluşturmak yerine, yavaşladığında talebi karşılamak için ek üretime geri dönebilirler. Roemer, ürün üretiminin bu son kullanım ömrünü sonuna kadar teknolojiyi daha önce hiç kullanmayan şirketler için bile yararlı olabileceğini söyledi.24 saat içinde yedek parça gönderen Caterpillar gibi şirketler, bu lokasyonlarda stok bulundurmak yerine bu parçaları basmak ve teslim etmek için stratejik yerlerde 3 boyutlu yazıcılar kurabilirler. Herhangi bir araba için her zaman yedek parça tedarik edeceğini söyleyen Mercedes, 1928 SSK için parçaları geleneksel olarak üretmenin maliyetinden önemli ölçüde daha az baskı yapabiliyor.

Üç boyutlu baskı parçalarının veya ürünlerinin geleneksel olarak üretmekten daha mantıklı olduğu birkaç endüstri vardır. Havacılık ve uzay, yarış arabaları ve tıp alanı, katkı üretiminin yollara çıkabileceği tüm endüstrilerdir. Çünkü bunların hepsi fonksiyonun fiyattan daha önemli olduğu endüstrilerdir. Veya küçük parti büyüklüklerinin veya özelleştirmenin, bir nesnenin geleneksel olarak üretilmesinden daha az pahalı olmasını sağladığı durumlarda. Diğer birçok işletmenin ek üretim için kullanımları olabilir. Roemer’e göre, yeni bir ürün yaratmanın kurulum maliyetleri olmadan girişimciler, gerektiğinde çalışıp çalışmadıklarını görmek için hızlı bir şekilde nesneler veya parçalar üretebilirler. Eğer yapmazlarsa, hepsi bir katkı maddesi üretim makinesi kullanarak, tekrarlayan bir ürün bulana kadar tekrarlayabilir ve tekrar deneyebilirler. Bunu yapmak için kendi makinelerine bile ihtiyaç duymayabilirler; UPS gibi şirketler, herkes tarafından kullanılabilecek çeşitli yerlerde 3 boyutlu baskı makineleri kurmuşlardır. Kurulan işletmeler ayrıca, katkı üretiminin kendi iş modellerinin bir parçası olup olamayacağını da değerlendirebilir. Bir şirket, uzmanlaşmış veya karmaşık geometrilere sahip olma yeteneğinden faydalanacak ürünler üretiyorsa, katkı üretiminin ürünlerini geliştirip geliştirmeyeceğini belirlemelidir. Adidas gibi şirketler, kitlesel özelleştirme için uygun hale getirebilecek hızlarda spor ayakkabı tabanları oluşturmak için katkı üretimini kullanıyorlar.

Tıp Sektöründe “Additive Manufacturing” Katmanlı İmalat Tekniklerinin kullanıldığı alanlar nedir?

Genel Literatür Kaynakları:

Katmanlı İmalat Teknikleri Listesi

https://www.additivemanufacturing.media/cdn/cms/7_families_print_version.pdf

  • VAT Photopolymerization: KDV polimerizasyonu, sıvılaştırılmış fotopolimer reçineye indirilmiş bir yapı platformuyla başlar. Bilgisayar tarafından kontrol edilen güçlü bir UV ışığı gerektiğinde uygulanır ve sıvılaştırılmış malzemeyi katı bir şekle sokar. Malzeme seçenekleriniz arasında plastikler, polimerler ve reçineler bulunur. Dışarıdan, 3D baskılı bir süreç gibi görünebilir, ancak bir baskı kafasını erimiş plastik filaman biriktirirken bir baskı yatağında hareket ettirmek yerine, bir fıçı sıvı içinde şekillendiğini göreceksiniz. Fotopolimerizasyon işlemi tamamlandıktan sonra, etkilenmeyen sıvı diğer projeler için tekrar kullanılmak üzere boşaltılır ve bitmiş ürün geride bırakılır. Bir bilim kurgu filminden bir şeye benziyor, ama bu bir bilim gerçeği ve bunu her türlü şeyi yapmak için kullanabilirsiniz.
Vat Polimerization Technique Schematic
  • Powder Bed Fusion: Toz yatağı füzyonu, çeşitli yapı malzemelerini kapsayan birkaç benzer üretim yöntemini ifade eder. İşlem önce bir yapı platformuna ince – 0,1 mm’den daha az malzeme tabakası uygulayarak çalışır. Bir lazer kullanılarak, toz haline getirilmiş malzeme yerine ve şekle kaynaştırılır. Elektron ışını eritme benzerdir, ancak bir vakum kullanabilir. Doğrudan metal lazer sinterleme, metallerle bina için daha iyi bir seçimdir. Bu standart bir 3D yazıcıya benzer, ancak tasarımı baskı yatağında bir seferde bir katman oluşturmak yerine, baskı yüzeyine yeni toz katmanları eklendiğinden, her seferinde 0,1 mm kaynaştırılır. Bu tür katkı üretimi ile ilgili benzersiz olan şey, plastik ve naylonlardan kobalt krom, çelik ve titanyumdan toz haline getirilebilecek neredeyse her türlü ana malzemeyi kullanabilmenizdir.
  • Binder Jetting (3D Printing): Cilt baskısı olarak da adlandırılan 3D baskı, dünyayı fırtına ve iyi bir nedenden dolayı alıyor. Giderek daha düşük maliyetli ve yeni teknolojiler onu her zaman daha çok yönlü hale getiriyor. Bu işlem sırasında, sıvı bağlama maddeleri alternatif olarak güçlendirilmiş plastik, seramik ve metal katmanlarına uygulandığından ürününüz şekillenir. Bağlayıcıların kendileri organik veya inorganik olabilir. Kağıt baskısına, aşina olabileceğiniz 3D baskıdan daha benzer. Bağlayıcılar, bir mürekkep püskürtmeli yazıcıda bulacağınız mürekkep gibi davranır ve kağıt görevi gören toz katmanları arasında hareket eder. Metal veya seramikten türetilmiş parçalar, baskı tamamlandıktan sonra fırında pişirilmelidir.
Binder Jetting Technique Schematic
  • Material Jetting: Malzeme jeti bağlayıcı jeti ile benzerdir. Bu işlemde, mumlar, fotopolimerler ve polimerler dahil olmak üzere sıvı malzeme bir çalışma yüzeyine düşürülür. Bu parçada açıklanan üretim yöntemlerinden, malzeme jeti en çok ev ofisinizde bulunan geleneksel mürekkep püskürtmeli yazıcıya benzer. Ultraviyole ışık bitmiş nesneyi iyileştirir. Bunda, malzeme jeti bağlayıcı jeti ile KDV fotopolimerizasyonu arasındaki çaprazlama gibidir. İkisi arasındaki temel fark, bağlayıcı jeti içinde ısı uygulanmazken, malzeme jeti içinde, sıvı reçinenin baskı viskozitesine ulaşmasına yardımcı olmak için 30-60 santigrat dereceye kadar ısıtılmasıdır. Maliyet sizin için önemliyse bu yöntemi seçin – malzeme jeti sırasında çok az malzeme boşa gider. Bir dezavantajı, malzeme jeti son derece hassas olmasına rağmen sınırlı malzeme seçimine sahip olmasıdır. Bu sınırlı seçim, destek için ek malzemeler gerektirebilecek bir ürünle sonuçlanır. Ayrıca bu tür katkı üretimi ile ciltleme püskürtmesine benzer tam renkli ve çok renkli baskılar da oluşturabilirsiniz.
  • Sheet Lamination: Levha laminasyon işlemleri arasında ultrasonik katkı maddesi üretimi (UAM) ve lamine nesne üretimi (LOM) bulunur. Ultrasonik Katkı Üretimi işlemi, ultrasonik kaynak kullanılarak birbirine bağlanan metal levhalar veya şeritler kullanır. İşlem, genellikle kaynak işlemi sırasında, ek cnc işlemeyi ve bağlanmamış metalin çıkarılmasını gerektirir. Lamine nesne üretimi (LOM) katman katman benzer bir yaklaşım kullanır, ancak kaynak yerine kağıt ve malzeme olarak kağıt kullanır. LOM prosesi, baskı işlemi sırasında yapının kolayca çıkarılmasını sağlamak için çapraz tarama yöntemini kullanır. Lamine nesneler genellikle estetik ve görsel modeller için kullanılır ve yapısal kullanım için uygun değildir. UAM metalleri kullanır ve alüminyum, bakır, paslanmaz çelik ve titanyum içerir (Ultrasonik Katkı İmalatına Genel Bakış, 2014). İşlem düşük sıcaklıktadır ve iç geometrilerin oluşturulmasına izin verir. İşlem farklı malzemeleri yapıştırabilir ve metal erimediğinden nispeten az enerji gerektirir.
Sheet Lamination Technique Schematic
  • Material Extrusion: Fünye biriktirme modellemesi (FDM) yaygın bir malzeme ekstrüzyon işlemidir ve Stratasys şirketi tarafından tescillidir. Malzeme bir memeden çekilir, burada ısıtılır ve daha sonra tabaka tabaka biriktirilir. Meme, yatay olarak hareket edebilir ve her yeni tabaka bırakıldıktan sonra bir platform dikey olarak yukarı ve aşağı hareket eder. Birçok ucuz, ev ve hobi 3D yazıcıda yaygın olarak kullanılan bir tekniktir. Süreç, nihai model kalitesini etkileyen birçok faktöre sahiptir, ancak bu faktörler başarıyla kontrol edildiğinde büyük potansiyele ve yaşayabilirliğe sahiptir. FDM, diğer tüm 3D baskı işlemlerine benzer olmakla birlikte, katman katman oluşturduğundan, malzemenin bir nozuldan sabit basınç altında ve sürekli bir akışta eklenmesi gerçeğine göre değişir. Doğru sonuçları elde etmek için bu baskı sabit ve sabit bir hızda tutulmalıdır (Gibson ve ark., 2010). Malzeme katmanları sıcaklık kontrolü veya kimyasal ajanların kullanımı ile birleştirilebilir. Malzeme genellikle şemada gösterildiği gibi makara biçiminde makineye eklenir.
Material Extrusion Technique Schematic
  • Directed Energy Deposition: Yönlendirilmiş Enerji Birikimi (DED) bir dizi terminolojiyi kapsar: ‘Lazerle tasarlanmış ağ şekillendirme, yönlendirilmiş hafif imalat, doğrudan metal biriktirme, 3D lazer kaplama’ Mevcut bileşenlere ek malzeme onarmak veya eklemek için yaygın olarak kullanılan daha karmaşık bir baskı işlemidir (Gibson vd., 2010). Tipik bir DED makinesi, eritilmiş malzemeyi katılaştığı belirtilen yüzeye bırakan çok eksenli bir kol üzerine monte edilmiş bir memeden oluşur. İşlem prensip olarak malzeme ekstrüzyonuna benzer, ancak nozul birden fazla yönde hareket edebilir ve belirli bir eksene sabitlenmez. 4 ve 5 eksenli makinelerden dolayı herhangi bir açıdan biriktirilebilen malzeme, bir lazer veya elektron ışını ile bırakıldıktan sonra eritilir. İşlem, polimerler, seramikler ile kullanılabilir ancak tipik olarak metallerle toz veya tel şeklinde kullanılır.
Directed Energy Deposition Technique Picture


You cannot copy content of this page
%d bloggers like this: