3D Yazıcı ve Modelcilik

Modelcilik merakı olan kişilerin ortak bir özelliği vardır. Bir şeyler üzerinde çeşitli el aletleriyle uğraşmaya , bir şeyler üretmeye , tamir etmeye bayılırız. Kimi insanlar ölçekli statik modellerle uğraşmayı sever kimi de daha mekanik modellerle. Hangi tarafta olursanız olun yolunuz mutlaka 3 boyutlu yazıcılarla kesişecektir. Bu yazıda 3 boyutlu yazıcıların detaylarına ve modelcilikle uğraşan birinin ne işine yarayabileceğine değineceğim.

3 boyutlu (3D) yazıcılar ilk olarak 80’lerin ortalarında Charles Hull tarafından stereolithography(SLA) teknolojisi ile baskı alınarak başladı. 2 yıl sonrasında da 3D systems isimli ilk şirket kuruldu. 80’lerin sonlarına doğru da Selective Laser Sintering (SLS) ve Fused Deposition Modelling(FDM) teknolojileri sektörde konuşulmaya başlandı. FDM teknolojisinin yaratıcısı Scott Crump ise Stratasys isimli 3D yazıcı şirketini kurarak rekabete katıldı. Bu iki şirket 3D yazıcıları kurumsal firmalar için üretti ve fiyatları çok pahalıydı. Ta ki 2009’da MakerBot ilk masaüstü yazıcısını tanıtana kadar. Evlerimizde kullanabileceğimiz ucuz ve kullanışlı 3D yazıcılar işte böyle ortaya çıktı. Markalar ile ilgili detaylı bilgileri “Print the Legend” isimli Netfilix belgeselinde izleyebilirsiniz.

3D yazıcı sektöründe en çok kullanılan baskı teknolojileri SLA ve FDM’dir.

SLA tekniğinde, sıvı halde bulunan fotopolimer reçine, bir tepsiye dökülür ve üzerine baskı tablası yerleştirilir. Reçineye noktasal olarak verilen ultraviyole lazer ışını o noktanın katılaşmasını sağlar ve baskı tablası bir sonraki katmana geçmek için yükselir. Ardından sıradaki katman basılır. Bu teknikte baskı, neredeyse plastik enjeksiyon kalitesinde çıkmaktadır. Fakat SLA yazıcıların yüksek fiyatları ve kimyasal malzemelerle uğraşmak zorunda olmak , pek çok kullanıcıya cazip gelmemektedir.

FDM tekniği , katmanlı üretim teknolojisi olarak isimlendirilmektedir. Dünyadaki 3D yazıcıların çok büyük bir kısmı bu teknolojiyi kullanır. Sıcaklık kontrollü bir nozzle ile eritilen plastik , baskı tablasına istenilen şekilde akıtılır ve ardından sonraki katmana geçilir. Bu baskı tekniği bir apartmanın inşasına çok benzer. Baskı tekniği gereği yüzeyinde çizgiler oluşmasına rağmen uygun fiyatlı yazıcıları ve çeşit çeşit plastik seçenekleri ile pek çok kişiyi 3D yazıcılarla tanıştırmıştır. Kullanılabilen plastik çeşitleri : ABS, PLA, ASA, PET, PETG, TPE, TPU vs.

FDM tipi yazıcılarda en çok kullanılan 3 tür plastik vardır. PLA, ABS ve PETG.

PLA : Genellikle mısır nişastası, tapiyoka kökü veya şeker kamışı gibi yenilenebilir kaynaklardan elde edilir. Tamamen doğada çözünebilirdir. Ayrıca PLA ile basılan baskılar ABS’ye göre daha katı ve yüzeyi daha düzgündür. 190-215C arasında basılabildiği ve çok yönlü olduğu için 3D baskı için en çok tercih edilen malzeme budur.

ABS: Genellikle enjeksiyon kalıplarda sıklıkla kullanılan ABS, günümüzdeki pek çok oyuncak, el aleti ve eşyada kullanılmaktadır. PLA’ya göre daha sağlam olmasına rağmen sağlığa zararlı bir termoplastik olduğu için evde kullanımı tavsiye edilmez. Ayrıca baskı sırasında PLA’ya göre çok daha yüksek sıcaklık (260C civarı) istediği ve katmanların ayrılmaması için ortam sıcaklığının da belli bir seviyenin üzerinde olması gerektiği için kullanımı zordur.

PETG: Günümüzde , su şişeleri , gıda paketleri gibi çeşitli alanlarda kullanılan PETG, aslında ABS ile PLA arasında bir malzemedir. ABS’nin rijitliğini ve PLA’nın kolay üretilebilirliğini birleştirir. Baskı sırasında nozzlea yapışma ve bazen de tıkanma sorunları yaratabilmesine rağmen PLA’dan sonra en çok tercih edilen malzemedir.

Pek çok kişi için daha uygun olan yazıcılar FDM yazıcılardır. Bu nedenle yazının bundan sonraki bölümü sadece FDM yazıcılar içindir.

3D Yazıcı Nasıl Çalışır?

5 saatlik bir baskının hızlandırılmış videosu

3D yazıcının temel bileşenleri , çerçeve ya da kasa , step motorlar , tabla , extruder, anakart ve güç kaynağıdır. Bu bileşenlerin ne işe yaradığını görmek için isterseniz baştan sona bütün sürece 3 aşamada göz atalım…

1-Dosya Formatı

3 boyutlu olarak çizilen çizim, yazıcının anlayabileceği .gcode formatına dönüştürülmelidir. Bu dönüşüm için slicer (dilimleyici) yazılımları kullanılır. Örneğin; Slic3r , Simplify3D ve Cura bunlardan en popüler olanlarıdır. Bu yazılımlar çizimi katmanlar haline getirip .gcode formatına dönüştürürken baskı ayarlarını da dosyaya işler.

2-Baskı Ayarları

Baskı ayarlarında onlarca farklı ayara müdahale etmek mümkün olsa da en temel olanları şöyledir:

Layer Height (Katman Yüksekliği) ,baskı kalitesini etkileyen en önemli faktördür. FDM yazıcılardan bahsederken baskının, katman katman işlendiğinden bahsetmiştik. 0.1 mm’ lik katman yüksekliği pek çok yazıcı için en hassas ayardır. Katmanların kalınlığı çok düşük olduğu için daha pürüzsüz bir yüzey elde edilir. Fakat bu kadar ince katmanlı bir ayar , baskı süresini çok uzatacağı için, prototip ya da görselliğin önemli olmadığı durumlarda genellikle 0.15 ya da 0.2 mm gibi değerler tercih edilir. Bu değerler Z eksenindeki step motorların her bir katmanda ne kadar yukarı hareket edeceğini belirler.

Infill (İç Doluluk Oranı) , baskı yapacağımız şeyin genellikle tamamen plastikle dolu olmasına ihtiyaç yoktur. Böyle durumlarda parçanın içi bal peteği gibi bir desenle belli bir oranda boş bırakılabilir. Infill ayarı sayesinde bu doluluk oranını ayarlamak tamamen kullanıcının elindedir. Darbeye ya da strese maruz kalmayacak bir figür için %10 doluluk oranı yeterli gelirken , 50kg taşıması gereken bir kanca için %100 doluluk ayarlanabilir.

%20 doluluk oranı

Material (Materyal) , FDM yazıcılarda pek çok farklı malzeme kullanılabilir. Bunlardan en popüleri PLA ve ABS plastiktir. ABS plastik aslında günlük yaşantımızda çokça karşılaştığımız bir malzemedir. Fakat ısıtıldığında zehirli gazlar açığa çıktığı için ev ortamı için tavsiye edilmez. PLA plastik ise sağlığa zararlı olmaması , sağlamlığı ve düşük ısılarda baskı yapılabilmesi nedeni ile en kullanıcı dostu malzemedir. İşte bu ve bunun gibi malzemeler için çeşitli erime sıcaklıkları vardır. Baskı yapılacak plastiğe uygun sıcaklık seçilmesi baskı sonucunu doğrudan etkiler. Örneğin PLA plastik için 190-215C arası tavsiye edilir.

Baskı için sıcaklığının ayarlanması gereken bir diğer bölüm ise baskı tablasıdır. Baskının ilk katmanı basılırken extruder tarafından eritilen plastik, nozzledan baskı tablasına akar. Bu akış sırasında plastik yaklaşık 200C civarındadır. Eğer baskı tablası soğuk olursa plastiğin yüzeye değmesi ile birlikte ani bir soğuma yaşanır ve plastik tablaya yapışmaz ya da kıvrılır. Bu sorunu yaşamadan baskıya başlamak için tablanın ısıtılması ve o ısıda kalması gerekmektedir. Genelde 50-60C arası tercih edilen bu ayar da yazılım tarafından .gcode ‘a eklenir.

Speed (Baskı Hızı), pek çok kişinin merak ettiği sorulardan biri de baskı süresidir. Baskı süresini etkileyen temelde 3 faktör var. Katman yüksekliği , iç doluluk oranı ve baskı hızı. Baskı hızı ortalama kalitedeki yazıcılar için 40mm/s ile 60mm/s arasında değişebilmektedir. Tabi istenirse çok daha hızlı ayarlar tercih edilebilir ama baskı kalitesinde ciddi bir düşüş yaşanabilir. Hız arttıkça step motorlar daha hızlı hareket edeceği için cihaz üzerinde titreşim artacaktır böylece yüzeyde bozulmalar ya da katmanlarda kayma meydana gelebilmektedir. Bu tür bozulmaları en aza indirmenin yöntemi 3D yazıcının kasasında saklıdır. Yazıcının kasası ne kadar katı ve sağlam olursa baskı hızından kaynaklanan titreşimlerden de o kadar az etkilenir.

Cooling (Soğutma), dediğimizde pek çoğu kişinin ilk aklına gelen şey motorların ya da güç kaynağının soğutulması olacaktır. Aslında bu bileşenler pek ısınmadığı için soğutmaya gerek yoktur. Asıl soğutulması gereken kısım basılan plastiktir. PLA malzemesi üzerinden örnek verecek olursam. 210C ‘deki PLA plastik nozzledan aktığında oldukça akışkan bir kıvamdadır. Plastik, basıldığı anda soğutulmazsa akışkanlığı nedeni ile şeklini koruyamaz. Bu da baskı sonucunu direkt olarak etkiler. Bu nedenle her yazıcıda nozzle’ın ucuna doğru üfleyen bir fan bulunur. Plastik nozzledan çıktığı anda soğutularak şekli korunur.

Yeterli soğutulmayan katmanlardaki bozulma burada görülebiliyor

Support (Destek), 3D yazıcıların zeminden yukarı doğru katmanlar halinde baskı yaptığını bahsetmiştik. Bu baskı yöntemi bazı baskılarda sorunlara sebep olabilmektedir. Basılacak şekil üzerinde çıkıntılı bölümler varsa yazıcı, o bülümü boşluğa basmak zorunda kalır. Sıcak plastik havada aniden donamayacağı için bu durum sorunlara sebep olabilir. Bu nedenle çıkıntılı bölümlerin altını destek ile doldurarak bu sorun engellenir. Baskı bittikten sonra ise destek parçası yerinden sökülerek istenilen şekil elde edilmiş olur.

Bunu örneklemek gerekirse bir bina inşaatını örnek verebilirim. Zeminden yukarı doğru kat kat inşa edilen binada balkon yapmak istendiğinde, zeminden o balkona kadar çıkan bir destek gerekir. Ardından desteğin üzerine balkon yapılır. Baskı , yani inşaat bittikten sonra da altındaki destek yerinden çıkartılır.

3. Baskı Aşaması

Dilimleyici yazılımımızdan (Cura) baskı ayarlarını kullanacağım plastiğe göre ayarladıktan sonra .gcode dosyasını oluşturup bunu microSD karta aktarıp ardından kartı 3D yazıcıma takıyorum.

Doğru bir ilk katman için ön ısıtma önemlidir. Bu nedenle extruder sıcaklığını 210C , tabla sıcaklığını ise 60C olarak ayarlayıp iyice ısınması için bekliyorum. İlk ısıtma aşamasında sıcaklıkta dalgalanma olabilmektedir. Tamamen stabil bir sıcaklığa ulaştığını gördükten sonra baskıyı başlatıyorum.

Baskının ilk katmanı oldukça önemlidir. Bu nedenle ilk katman bitene kadar baskıyı yakından incelemek gerekir. Olası bir baskı bozukluğunda durdurup , hatayı düzeltip tekrar başlamak zamanımızı ve plastiğimizi boşa harcamamızı engeller.

Bununla Neler Yapabiliriz ?

Doğruyu söylemek gerekirse eğer dijital ortamda çizim yapabiliyorsanız tamamen hayal gücünüzle sınırlı. Eğer bir 3D çiziminiz yoksa 3D yazıcının da bir anlamı olmayacaktır. Bu çizim için elimizin altında iki seçenek var.

Xray T4 için yaptığım bazı ürünler

Kendimiz çizmek : 3 boyutlu çizim yapmak pek kolay olmayan ve bolca çalışma gerektiren bir iştir. Eğer Solidworks gibi bir çizim programı ile ilgili hiç bir fikriniz yoksa daha basit çizim programlarına yönelebilirsiniz. Mesela , Tinkercad… Tinkercad , geometrik şekilleri birleştirerek çizim yapmanızı sağlayan basit bir uygulamadır. Eğer çok karmaşık şeyler çizmeyecekseniz Tinkercad ya da benzeri uygulamalar ile istediğiniz şeyleri tasarlayabilirsiniz.

Hazır dosya indirmek: Pek çok 3D yazıcı sahibinin en çok girdiği internet sitesi eminim ki thingiverse.com’dur. Dünya çapında herkes çizimlerini burada paylaşır. Eşsiz bir arşive sahip olan Thingiverse , aradığınız ğek çok şeyi bulabileceğiniz büyük bir kütüphanedir. 3D çizim yapmasanız dahi, hazır çizimleri indirerek istediğiniz pek çok şeyi üretebilirsiniz.

Thingiverse adresinden indirilmiş ufak sürpriz yumurta

Modelciler için bir şeyler üretmek oldukça sıradan bir durumdur. Bazen elinizde olan maket ya da rc araba için “keşke şurasında şöyle bir parça olsa” dersiniz. Belkide kırılan parçanız için uzun süre kargo beklemek istemiyorsunuz. İşte bu durumlarda 3D yazıcılar size istediğiniz şeyi verebilir. RC arabanızın pil yuvası kırıldığında yenisini yapabilir , onlarca dolarlık bir el aleti gördüğünüzde aynısını bir kaç liraya kendiniz üretebilirsiniz. Çeşit çeşit figürler basıp , boyadıktan sonra rafınızda sergileyebilir ya da kullanışlı ev aletleri basıp günlük yaşamınızı kolaylıştırabilirsiniz.

3D Yazıcı ve Plastik Satın Alma Aşaması / Maaliyetler

3D Yazıcı Fiyatları

Gelelim işin en çok merak edilen kısmına. Yazının bu kısmına kadar bahsettiğim şeyler sanıyorum ki cihazın çalışma mantığını anlatmaya yeterli olmuştur. Tabi bu ayarları yapabilmek için bir de yazıcıya ihtiyacınız olacak. İlk söylemek istediğim şey bu cihazların kesinlikle pahalı olmadığıdır. Belki herkesin bütçesine uymayabilir ama bir modelci için böyle bir cihaza gönül rahatlığı ile ucuz diyebilirim. TürkRC’de zaman zaman rc arabalar inceledik. Bu arabaların fiyatları 2000-3000tl civarına çıkabilmekte. İncelediğimiz kumandalar 1500tl civarında satılmakta. Yani hobilerin biraz pahalı olduğu konusunda hemfikiriz. Pek çok işinizi rahatlıkla halledebileceğiniz 3D yazıcılar ise 1000-2000 lira arasında değişmektedir.

Benim kullandığım yazıcı Anet A6, fakat şu an fiyat/performans açısından daha iyi iki makine var ve size onları tavsiye edeceğim. Biri Creality Ender 3 (1100 TL). İkincisi ise Creality CR-10 (1900 TL). Ender 3 modeli 22 x 22 x 25 cm baskı alanı ile oldukça yeterli bir boyut sunuyor. Eğer daha büyük baskılar alma niyetiniz varsa CR-10 , 30 x 30 x 40 cm baskı ölçüleri ile size daha uygun olacaktır.

İki yazıcı da Banggood üzerinden kolayca satın alınabiliyor. Yarı monte edilmiş halde gelseler de kutu boyutları büyük denecek ölçüde. Bu nedenle kargo fiyatları 100 ile 250 TL arasında. Eğer 800-900TL gibi kargo ücretleri ile karşılaşıyorsanız biraz beklemenizi tavsiye ederim. Mutlaka kampanya yapıp o fiyatları düşürüyorlar.

Herhangi bir sponsorluk yoktur.

Bu yazıcılar az da olsa gürültülü çalışmaktalar. Bu nedenle evde koyacağınız yeri düşünürken bu konuyu da dikkate almanızı tavsiye ederim. Özellikle yatak odası ve sürekli zaman geçirilen oturma odası/salon bu cihaz için uygun bir yer olmayabilir.

Filament Fiyatları

Gelelim filament kısmına. Bu konuda çok seçenek mevcut ve her seçeneğin birbirinden farklı fiyatları olabilmekte. 1 kilo filamentin fiyatı malzeme kalitesi ve markasına göre 60 ile 200TL arasında değişebiliyor. Hatta ülkemizdeki fiyatlar yurtdışından getirmeye göre daha avantajlı diyebilirim. 1 Kilo ilk bakışta az gibi gözükse de yaklaşık 1 yılda 3 kilo plastik harcadığımı söylemem gerekiyor. Her baskının içi %100 dolu olmadığı için 1 kilo ile pek çok şey basabilirsiniz. Yine PLA plastik için örnek verecek olursam kilo maaliyeti ortalama 100-150 lira civarındadır.

Elektrik Tüketimi

Ortalama bir 3D yazıcı 150 ile 250 watt arasında güç çeker. Ufak baskılar için bu, büyük bir değer olmasa da 20-30 saatlik baskılarda elektrik maaliyeti de hesaplanması gereken bir kalem haline gelebilir. Bu kadar uzun baskılarda elektrik kesintisi de dikkat edilmesi gereken bir konudur. Eğer elektriğin çok kesildiği bir bölgede yaşıyorsanız. Satın alacağınız yazıcıda baskıya kaldığı yerden devam etme özelliğinin olmasına dikkat etmenizi tavsiye ederim.

Bakım / Arıza

3D yazıcılar için bakım oldukça önemlidir. Bu bakımlar oldukça ucuz ve zahmetsiz olduğu için her 1kg’da bir yazıcının genel kontrollerinin yapılmasını öneririm. Bu kontrollerde mutlaka nozzle kontrol edilmelidir. İçinden sürekli plastik geçen nozzle’ın ağız kısmı zamanla genişleyebilmektedir. Bu genişleme baskı kalitesini düşüreceği için her 1-2 kg’da bir 5 liraya alınabilecek yenisi ile değiştirilse iyi olur. Rulmanlar ve kayışlar mutlaka kontrol edilmelidir. Kendi makinemde 3kg’lık baskının ardından 2 adet rulman ve 1 kayış değiştirdim. Bunların da yaklaşık maaliyeti 50 lira civarı. Bu bakımlar düzgün yapıldığı taktirde yazıcınız size uzun yıllarca hizmet edebilir.

Sonuç

3D yazıcılar gerçekten evlerimize girmeye hazırlar. Çok güzel görünenleri belki hala çok pahalı ama eli tornavida tutan herkes bir kaç bin liralık montajı yapılmamış ya da yarı monte haldeki yazıcılardan alıp kendisi kurabilir. Belki diğerleri kadar güzel görünen kasalara sahip değiller, belki sağından solundan kablolar sarkıyor ama gün sonunda hayal ettiğiniz ürünü size verecektir.

Satın Alma Linkleri

Anet A6

Ender 3

CR-10

3D Yazıcılar için 3D Evim : www.3devim.com

Yorumlar
Yükleniyor...