Havacılık ve uzay sektöründe öne çıkan fotopolimerizasyon, malzeme ekstrüzyonu, toz zeminde füzyon, malzeme püskürtme, Fused Deposition Modeling (FDM) Teknolojisi gibi birçok katmanlı üretim teknolojisinin yanı sıra katmanlı imalat için uygulanan standardizasyon çalışmaları da bulunuyor.
3D yazıcı / 3D printer, bilgisayar ortamındaki dijital modelden elle tutulabilir üç boyutlu katı cisim üretme teknolojisidir. 1970’lerin sonlarında ortaya çıkan 3B yazıcı (üç boyutlu yazıcı) yeni sanayi devriminin öncü trendi haline gelmiştir.
3D baskı; 3 boyutlu modelden 3D yazıcı kullanılarak, katman katman parça üretme metodudur. Katmanlı imalat (Additive Manufacturing - AM), katman bazında malzeme eklenen bir süreçtir, 3D CAD verileri nesnenin yorumlanmasına yardımcı olur. Katmanlı üretim, sübtraktif üretim teknikleriyle elde edilmesi zor olan parçaları, son derece karmaşık geometrileri, montaja ihtiyaç duyulmadan üretebilir.
3D Baskı Teknolojileri
- Voxeljet
- SLS
- Plyjet
- DMLS
- FDM
Üç boyutlu yazıcı dünyasında sektöre yön veren temelde 4 farklı 3D baskı tekniği vardır. Bu tekniklerde farklı malzemelerle bir dizi uygulama için parçalar üretilebilir. AM üretim, enjeksiyon kalıplama ile karşılaştırıldığında üretim maliyetlerinin, üretim hacmine göre oldukça düşük olduğu yandaki grafikte verilmektedir.
AM teknolojilerinin detayı aşağıda verilmektedir.
Fotopolimerizasyon nedir?
Bir tekne içindeki sıvı fotopolimer malzemenin ışıkla kürlendiği katmanlı imalat yöntemidir. İlk olarak, 1987 yılında ticarileşmiştir.
Malzeme ekstrüzyonu nedir?
Malzemenin bir başlık yoluyla katman katman döküldüğü katmanlı imalat yöntemidir. İlk olarak, 1991 yılında ticarileşmiştir.
Toz zeminde füzyon nedir?
Üretim alanındaki toz formunda malzemenin bir termal enerjiyle birleştirildiği katmanlı imalat teknolojisidir. İlk olarak, 1992 yılında ticarileşmiştir. AM teknolojileri, içinde havacılığa metal parça üretiminde kullanılan lider bir teknolojidir.
Malzeme püskürtme nedir?
Malzemenin çok hassas nozullardan sıvı olarak püskürtüldüğü katmanlı imalat teknolojisidir. İlk olarak, 2005 yılında ticarileşmiştir.
Fused Deposition Modeling (FDM) Teknolojisi
Profesyonel bir 3D yazıcıda filament halinde olan gerçek mühendislik malzemesinin nozzle’da (başlıkta ya da kafada) yarı eriyik hale gelerek, üretim tablasına katman katman dökülmesiyle 3D modeli (prototipi ya da parçayı) inşa eden bir 3D yazıcı teknolojisidir. Günümüzde en yaygın katmanlı üretim yöntemi olan FDM teknolojisi, havacılıkta kullanılan üretim teknolojilerindendir.
Havacılık ve uzay sektöründe katmanlı imalat için kullanılan malzeme seçimi
Havacılıkta, özellikle hava aracına takılacak ürünlerde sertifiye edilmiş ULTEM™ 9085 malzeme kullanılır. ULTEM™ 9085, dijital üretim ve hızlı prototipleme için alev geciktirici yüksek performanlı bir termoplastik malzemedir. Yüksek kuvvet / ağırlık oranı ve FST (alev, duman ve toksisite) derecesi nedeniyle havacılık sektörü için ideal bir malzemedir.
Havacılık ve uzay sektöründe katmanlı imalat için anahtar kalite metrikleri
Havacılık ve savunma sanayinde katmanlı üretim standardı olarak günümüzde AS9100 kullanılsa da bu konuda devam etmekte olan standardizasyon çalışmaları bulunmaktadır.
NASA EM20 MSFC Teknik Standardı, uzay araçlarında kullanılan katmanlı imalat teknolojileri için hazırlanmış ilk standarttır. Standarda göre, süreç kontrolleri için öncelikle aşağıda verilenler yapılmalıdır:
Malzeme proses kontrolü
Parça proses kontrolü
Ekipman proses kontrolü
Personel eğitimi
Parça üretim kontrol :
Tasarım
Parça üretim planı
Üretim öncesi değerlendirme
AM gözden geçirme
Üretim kontrolleri
Kabul testleri
Emniyetli günler dileği ile…
Referanslar:
J.M.Canela, S.M.Planas, J.R.G. Ayats, M.A.S.Lopez: Assessment of the Potential Economic Impact of the Use of AM Technologies, Materials (Basel), 2018 Aug; 11(8): 1429.
https://arti90.com/portfolio-item/fdm-teknolojisi/
MSFC-STD-3716
https://standards.nasa.gov/standard/nasa/nasa-std-6016