Eklemeli Üretim Süreci Olarak Baskının Evrimi
İki boyutlu mürekkep püskürtmeli baskı, 1960’lardan beri var olup, onlarca yıldır bilgisayarlardan ve diğer dijital cihazlardan belge ve resim basma yöntemi olarak kullanılmaktadır. Mürekkep püskürtmeli baskı, HP ve Canon gibi şirketler tarafından ticarileştirilen masaüstü baskı endüstrisinde artık yaygın olarak kullanılmaktadır.
Mürekkep püskürtmeli baskı endüstrisinin tarihsel gelişiminin kapsamlı bir incelemesini sağlar. Üç boyutlu bir yapı yöntemi olarak baskı, ilk olarak 1980’lerde, bir eşya üzerine malzemenin “parçacıklarının” basit bir şekilde biriktirilmesini içeren Balistik Parçacık İmalatının geliştirilmesiyle ilgili patentlerle gösterildi.
Ticari olarak başarılı olan ilk teknoloji, 1994 yılında tanıtılan Sanders Prototype’ın (şimdi Solidscape) sunduğu ve sıvı hale ısıtılan temel bir mum malzemeyi basan ModelMaker’dı. 1996 yılında 3D Systems, başka bir mum bazlı baskı makinesi olan Actua 2100’ün piyasaya sürülmesiyle rekabete katıldı.
Actua, 1999 yılında revize edildi ve pazarlandı. 2001’de Sanders Design International, Rapid ToolMaker ile kısa bir süre pazara girdi, ancak Solidscape ile fikri mülkiyet anlaşmazlıkları nedeniyle hızla kısıtlandı.
Birinci nesil RP baskı makinelerinin tüm bu üyelerinin yapı malzemesi olarak ısıtılmış mumsu termoplastiklere dayanması dikkat çekicidir; bu nedenle konsept modelleme ve hassas döküm kalıpları için en uygun olanlardır.
Daha yakın zamanlarda, geliştirmenin odak noktası, sıvı monomer damlacıklarının oluşturulduğu ve daha sonra polimerizasyonu teşvik etmek için ultraviyole ışığa maruz bırakıldığı akrilat fotopolimer biriktirme olmuştur.
Fotopolimerizasyona olan güven, stereolitografidekine benzer, ancak diğer işlem zorlukları önemli ölçüde farklıdır. Bu ikinci makine dalgasının öncüsü, 2000 yılında İsrail’in Objet Geometries firmasından Quadra ile piyasaya çıktı ve hemen ardından 2001 yılında revize edilmiş QuadraTempo geldi.
Her iki makine de 1.500’den fazla nozullu baskı kafaları kullanarak bir fotopolimer püskürttü. 2003 yılında 3D Systems, InVision 3D yazıcısıyla rakip bir teknolojiyi piyasaya sürdü. Bu makinede kullanılan baskı sistemi olan Multi-Jet Modeling, malzeme katılaştırma stratejisindeki değişikliğe rağmen aslında ThermoJet hattı ile geliştirilen teknolojinin bir uzantısıydı. Sonraki bölümlerde tartışılacağı gibi şirketler yenilik yapmaya devam ediyor.
Malzeme Püskürtme için Malzemeler
Endüstri oyuncuları şimdiye kadar yalnızca mumlu polimerler ve akrilik fotopolimerler kullanan baskı makinelerini piyasaya sürerken, dünyanın dört bir yanındaki araştırma grupları, bu ve diğer malzemelerle üretilebilen baskı makineleri potansiyeli üzerinde deneyler yaptı. En çok çalışılan ve gelecekteki uygulamalar için en umut verici olan malzemeler arasında polimerler, seramikler ve metaller bulunmaktadır. Piyasada bulunan materyallere ek olarak, bu bölüm ilgili araştırma alanlarındaki başarıları vurgular.
Yaygın damlacık oluşturma yöntemleri için, yazdırılabilir maksimum viskozite eşiğinin genellikle yazdırma sıcaklığında 20–40 santipoise (cP) aralığında olduğu kabul edilir. Eşdeğer bir ölçü birimi, SI birimleri tercih ediliyorsa mPa s ile gösterilen mili-Pascal saniyedir.
Püskürtmeyi kolaylaştırmak için, oda sıcaklığında katı olan malzemelerin sıvılaşacak şekilde ısıtılması gerekir. Yüksek viskoziteli sıvılar için, jeti etkinleştirmek için sıvının viskozitesi düşürülmelidir. En yaygın uygulamalar, sıvıda ısı veya çözücüler veya diğer düşük viskoziteli bileşenleri kullanmaktır.
Bu yöntemlere ek olarak, bazı polimer biriktirme durumlarında, kullanılan malzemeye veya çözeltiye bağlı olarak kayma incelmesi meydana gelmesi de mümkündür; talep üzerine açılan (DOD) yazıcıların 103-104 gerinim hızları üretmesi beklenir, bu da kesme inceltme efektleri üretecek kadar yüksek olmalıdır.
Sıvı yoğunluğu veya yüzey gerilimi ve baskı kafası veya nozül tasarımı gibi diğer faktörler sonuçları etkileyebilirken, viskozite sınırlaması hızla malzeme püskürtmede damlacık oluşumunun en problemli yönü haline gelir.
osmanlı’da ilk matbaa
Dünyada ilk matbaa
matbaanın icadı ve osmanlı’ya gelişi
osmanlı’da ilk matbaa hangi dönemde kuruldu
matbaa avrupa’ya ne zaman geldi
matbaa türkiye’ye ne zaman geldi
Matbaanın icadı ve önemi
avrupa’da ilk matbaa
Polimerler
Polimerler, çok çeşitli mekanik özellikleri ve uygulamaları temsil eden muazzam bir malzeme sınıfından oluşur. Ve polimerler şu anda ticari AM makinelerinde kullanılan tek malzeme olmasına rağmen, yayınlanan bilimsel literatürde makro üç boyutlu yapıların polimer inkjet üretimi hakkında nispeten az tartışma var gibi görünüyor.
Erimiş polimer mikrodamla gruplarının biriktirilmesi ve katılaştırılmasına ilişkin ilk dikkate değer akademik çalışmayı sunar. Üç biriktirme moduyla ilgili bulguları tartışıyorlar: sütunlu, süpürme (doğrusal) ve tekrarlanan süpürme (dikey duvarlar).
Araştırmalarında kullanılan iki malzeme, soğutulmuş bir alt tabakadan 3-5 mm’lik bir baskı kafasından 50 μm çapında damlacıklar halinde bırakılan bir kandelila mumu ve bir mikrokristalin petrol mumuydu. Yazarlar ilk önce damlacık biriktirme frekansının ve soğutmanın sütunlu oluşum üzerindeki etkilerini ele alıyor.
Bekleneceği gibi, eğer damlalar hızlı bir şekilde biriktirilirse (bu durumda 50 Hz), çarptıkları alt-tabaka hala yüksek bir sıcaklıktadır, bu da katılaşma temas açısını azaltır ve kolonlar yerine top benzeri birikmelerle sonuçlanır.
İlgili karakteristik soğutma sürelerinin sayısal analizleri dahil edilmiştir. Gao ve Sonin ayrıca damlacıkların yatay olarak birikmesini ve müteakip çizgi oluşumunu da ele alıyor. Pürüzsüz katı çizgilerin, tarama hızına, damlacık boyutuna ve katılaşma temas açısına bağlı olarak yalnızca küçük bir damlacık frekansı aralığında oluşturulacağını öne sürüyorlar. Son olarak, duvar benzeri birikmenin yukarıdaki durumların her birinden ilgili yönlerin bir kombinasyonunu içereceğini öne sürüyorlar.
Damlacıkların lineer birikimi hakkında da biraz tartışma sağlayın. SolidScape’ten ısıtılmış bir baskı kafasıyla erimiş Mobilwax parafin mumu biriktirdiler. Hem yazıcı kafasının yatay hızını hem de memeden damlacık uçuşunun hızını değiştirdiler.
Düşük damlacık hızları için, düşük tarama hızları süreksiz biriktirme ve yüksek tarama hızları sürekli çizgiler oluşturdu. Yüksek damlacık darbe hızı, yüksek tarama hızlarında sıçramaya ve düşük tarama hızlarında çizgi çıkıntılarına neden oldu.
Bu çalışmalardan, baskı kafası hızı, damlacık hızı ve damlacık frekansı gibi işlem değişkenlerinin, birikinti kalitesini etkilediği açıktır. Bu süreç değişkenleri, basılan sıvının özelliklerine bağlı olarak değişir, bu nedenle yeni bir malzeme basmaya veya yeni bir baskı teknolojisi geliştirmeye çalışırken genellikle bazı süreç geliştirme veya ince ayar gerekir.
Son olarak, piyasada bulunan makinelere benzer şekilde çalışan MicroFab Technologies Inc.’den bir yazıcı kafasına dayalı tam bir sistem sunun. Erime noktasının 10’dan fazla üzerinde, 80°C’ye kadar ısıtılan ve bunu 13-60 μm kalınlığında katmanlar halinde biriktiren bir mum malzeme basar. Biriktirme paterni, damlacık boyutu ve hızının yanı sıra üretilen hatların eğimi ve tarama aralığı değiştirilerek kontrol edilir. Sonucun bir örneği olan 2,5 boyutlu bir dişli sunulmuştur.
