Labirentimsi boşluklarda Ariadne ipini takip etmek

Katmanlı yöntemle bir metal parça üretirken işler biraz karmaşık hale gelebiliyor. Üretilen parçada herhangi bir toz kalması durumunda binlerce Euro’luk parça bir anda işe yaramaz olabiliyor. Organik görünümlü soğutucu kanallarına ve destekleyici yapılara sahip bu yedek parçalar lazer füzyon yazıcıdan saatler sonra çıktığında iç yapılarında toz kalabiliyor. Bu kalıntının temizlenmesi gerekiyor çünkü baskı süreci tamamlandıktan sonra bu bileşenlerin iç yapılarında hala gerilim bulunuyor. Bu gerilim 3D baskı sürecinde yapılan milyonlarca mikroskobik ek yerinden kaynaklanıyor ve bunun bir tav fırınında ısıl işlem uygulayarak giderilmesi gerekiyor. Ürünleri arasında havacılık endüstrisi, ilaç teknolojisi ve diğer sektörler için 3D baskıyla üretilmiş yüksek teknolojili parçalar bulunan MBFZ toolcraft Genel Müdürü Christoph Hauck, “Eğer toz tamamen giderilmezse, kalıntı, parçanın içinde parçayla birlikte parçaya yapışarak sinterlenir ve en kötü durumda parça işe yaramaz hale gelir” diyor ve ekliyor: “Bu durumda sadece maddi kayıp yaşamakla kalmıyoruz, büyük bir teslimat sorunuyla da karşılaşıyoruz.” Ama Solukon şirketinin temizleme kabini sayesinde Hauck’un gelecekte toz kalıntısından endişelenmesine gerek kalmayacak. Katmanlı üretim yapılarının işlem sonrası süreçleri üzerinde uzmanlaşmış tesis üreticisi Solukon, dijital ikiz ve akıllı bir algoritma kullanarak 3D baskıyla üretilmiş tamamen temiz parçalar için ilk çözümü geliştirdi. Dijital konstrüksiyon planları ve tozun bilinen karakteristiği sayesinde yazılım, 3D baskıyla üretilmiş parçadan metal tozun uzaklaştırılması için kullanılan temizleme makinesinin parçayı nasıl döndürmesi, yan yatırması ya da sarsması gerektiğini hesaplayan üç boyutlu geometrik analiz ve tanecik simülasyonunu bir araya getiriyor. Solukon Maschinenbau GmbH Genel Müdürü Andreas Hartmann, “Sonuç, verimlilik ve iş güvenliği konusunda katmanlı üretimin benimsenmesinin hızlandırılmasını ve işlem zincirinin geliştirilmesini sağlayacak” diyor. 

Uzmanlıkların birleşimi

Bu teknoloji ilk kez, en önemli katmanlı üretim fuarı Formnext’te Kasım 2018’de sunuldu. Solukon ve Siemens birlikte bir prototip geliştirdi. Bir pleksiglas küp kullanılan prototip, gelişmiş kontrol sistemi sayesinde tozun nasıl karmaşık parçalar üzerinden kaydığını ve son olarak düştüğünü gösteriyor. Yeni bir temizleme fikrini ortaya atan ve bunu Siemens’teki laboratuvarında kapsamlı bir şekilde test eden Christoph Kiener, “Simülasyon, bunun gibi çok katmanlı yapılar için kullanılan ideal bir yöntem. Matematikçilerimizin yıllardır elde ettiği simülasyon uzmanlığının ve Siemens Kurumsal Teknolojiler’den 3D baskı ve diğer konulardaki uzmanlarımızın deneyimlerinin birleşmesi, bu zorluğun üstesinden gelmemizi sağladı” diyor ve ekliyor: “Sonuç olarak sorunu daha az karmaşık çalışma paketlerine indirgeyen atik bir geliştirme süreci kullanarak bu zor problemin üstesinden gelebildik.” Simülasyon programlarının algoritmaları, tozun içeriden dışarıya yönlendirileceği parçanın labirentimsi boşluklarında Ariadne ipine benzer bir hesaplama yapıyor. Çıkış noktasına en yakın toz, doğal olarak ilk düşen oluyor. Böylece onu izleyen tozlar için yol açılıyor. Yazılım, eş zamanlı olarak, hala parçanın içindeki tozların her harekette nasıl yol alacaklarını hesaplıyor. Geliştiricilerden oluşan ekip, bu çalışmada, Siemens Kurumsal Teknolojiler’de birkaç yıl önce binalardaki acil çıkış yollarının planlanması için geliştirilen bir matematiksel prosedürden faydalandı. 

Geri dönüştürülen toz 

Ek algoritmalarla donatılmış yazılım, metal tozunun çıkış noktasına doğru en kısa yolunu hesaplıyor. Bu hareket dizisi temizleme sistemi için Siemens kontrolörüne iletiliyor. Yapının belirlenmiş bir şekilde vibrasyonunu motorlar, döndürme cihazı ve çalkalayıcı yardımıyla sağlıyor ve karmaşık bir labirent bile sürecin sonunda temizlenmiş oluyor. Kiener, bunun pek çok yaygın geometrik şekillerde işe yaradığını ama boşaltılamayacak şekillerin de bulunduğunu belirtiyor ve “Bir balık tuzağının (dalyan) yapısıyla uğraşmak gerektiğinde algoritmamız muhtemelen büyük problemler yaşayacaktır” diyor. Bu teknoloji sadece inovatif olmakla kalmıyor, Hartmann’a göre bu sayede daha önce katmanlı üretim parçalarının temizliği için gereken çaba ve maliyet göz öne alındığında, endüstriyel boyutta, yedek parçaların katmanlı üretiminde önemli bir adım teşkil ediyor. Ayrıca bu işlem, tozu da biriktiriyor çünkü parçadan temizlenen materyal yeniden kullanılabiliyor. Hauck, “Bu teknoloji, yüksek kaliteli 3D baskıyla üretilmiş parçalar için sadece avantaj sunuyor. Bu nedenle biz de bu teknolojiyi kullanmayı planlıyoruz” diyor. 

Hubertus Breuer