Eklemeli üretimi anlama: Teknoloji ve kullanım alanları

3D baskı olarak da bilinen eklemeli üretim (AM), ürünlerin yapılma şeklini değiştirmektedir. Geleneksel yöntemler gibi malzemeyi kesmek veya şekillendirmek yerine, AM, nesneleri dijital 3D modeller kullanarak katman katman oluşturur. 

Havacılık ve sağlıktan otomotiv ve tüketim mallarına kadar, 3 boyutlu baskı ve eklemeli üretim, üreticilerin ürünleri nasıl tasarladıklarını, inşa ettiklerini ve teslim ettiklerini yeniden düşünmelerine yardımcı oluyor. Bu makalede, eklemeli üretime, gerçek dünya uygulamalarına ve bilgisayarlı görmenin eklemeli üretimi geliştirmedeki artan rolüne daha yakından bakacağız. Hadi başlayalım!

Eklemeli üretim nedir?

Eklemeli üretim, bir 3D modelinden gelen talimatları izleyerek, malzemeyi katman katman biriktirerek fiziksel nesneler oluşturmak için kullanılan dijital bir üretim sürecidir. Bilgisayar destekli tasarım (CAD) dosyasıyla başlayarak, model ince kesitlere ayrılır. Bu kesitler veya katmanlar, bir 3D yazıcı gibi bir makineye, nesne tamamlanana kadar plastik, reçine veya metal gibi malzemeleri biriktirmesi için rehberlik eder.

Eklemeli üretim teknolojileri ile karmaşık geometriler, hafif yapılar ve özelleştirilmiş parçalar özel araçlara ihtiyaç duyulmadan daha kolay oluşturulabilir. Ayrıca, ekiplerin tasarımları daha hızlı test edip iyileştirmesine olanak tanıyan hızlı prototiplemeyi destekler ve isteğe bağlı üretime olanak tanır.

‍

Eklemeli ve eksiltili üretim karşılaştırması

Katmanlı 3D baskının neden bir fark yarattığına dalmadan önce, onu geleneksel eksiltmeli üretime hızlıca karşılaştıralım. 

Çıkarımsal üretim, matkaplar, tornalar veya frezeler gibi aletler kullanarak katı bir bloktan malzeme çıkararak parçalar oluşturur. Yüksek hassasiyet ve büyük üretim hacimleri gerektiren endüstrilerde yaygın bir yöntemdir.

Eklemeli üretim, tam tersi bir yaklaşım izler. Parçaları dijital bir tasarımdan katman katman oluşturur ve yalnızca gerektiği yerde malzeme ekler. Bu, onu daha verimli hale getirir, atığı azaltır ve geleneksel yöntemlerle elde edilmesi zor olan karmaşık ve özelleştirilmiş tasarımları mümkün kılar.

AM Üretimi Neden Dönüştürüyor?

Eklemeli üretimin hızla benimsenmesinin temel nedenlerinden biri, ürün geliştirmeyi hızlandırma ve atığı azaltma yeteneğidir. Üreticiler, parçaları doğrudan dijital tasarımlardan oluşturarak, konseptten prototipe hızla geçebilirler.

Ayrıca, eklemeli imalat (AM) verimlidir ve geleneksel üretim süreçlerine kıyasla atıkları %90'a kadar azaltır. Bunun da ötesinde, kitlesel kişiselleştirmeyi mümkün kılar ve yeniden aletlemenin maliyeti veya gecikmeleri olmadan tek seferlik veya benzersiz parçalar üretmeyi kolaylaştırır.

Bu avantajlar, ürünlerin nasıl ve nerede üretildiğinde bir değişime yol açmaktadır. Eklemeli üretim süreci, üretimi yerelleştirmeyi mümkün kılarak, merkezi fabrikalara ve uzun tedarik zincirlerine olan bağımlılığı azaltır. Bu durum özellikle hızlı geri dönüşlerin, hassasiyetin ve uyarlanabilirliğin kritik olduğu havacılık, medikal ve otomotiv gibi sektörlerde etkilidir.

Temel eklemeli üretim süreçleri

Eklemeli üretim, birden fazla süreci kapsar. 3D baskı ile ilgili bir grup teknoloji için genel bir terimdir. Her bir özel tür, farklı malzeme ve yöntemler kullanır.

İşte farklı eklemeli üretim teknolojilerinin bazı yaygın örnekleri:

• Eriyik yığma modellemesi (FDM): FDM, en yaygın eklemeli 3 boyutlu yazdırma yöntemlerinden biridir. Plastik filamenti ısıtıp bir parça oluşturmak için katman katman yerleştirerek çalışır. Hızlı prototipler için ideal hale getiren uygun fiyatlı ve kullanımı kolaydır, ancak yüksek detaylı veya yüksek mukavemetli uygulamalar için en iyi seçim değildir.
  ‍
• Seçici lazer sinterleme (SLS): SLS, toz halindeki malzemeleri, genellikle naylonu, katı parçalar halinde eritmek için bir lazer kullanır. Karmaşık şekillere sahip güçlü, işlevsel bileşenler üretmek için harikadır ve destek yapıları gerektirmez. Yüzey bitişi biraz pürüzlü olabilir, bu nedenle genellikle son işlem gereklidir.
  ‍
• Stereolitografi (SLA): SLA, sıvı reçine katmanlarını oldukça ayrıntılı parçalar halinde sertleştirmek için bir ultraviyole (UV) lazer kullanır. Doğru olması ve pürüzsüz yüzeyler sağlamasıyla bilinir, bu da onu tıbbi, dişçilik ve tasarım uygulamalarında popüler kılar. Bununla birlikte, malzemeler genellikle kırılgandır ve teşhir veya hafif kullanım amaçlı ürünler için daha uygundur.
  ‍
• Bağlayıcı püskürtme (Binder jetting): Bağlayıcı püskürtme, bir parçayı oluşturmak için toz yatağına katman katman bağlayıcı bir sıvı püskürtür. Genellikle döküm kalıpları veya dekoratif nesneler yapmak için kullanılan hızlı ve ölçeklenebilir bir işlemdir.
  ‍
• Malzeme püskürtme: Bu yöntemde, sıvı malzeme damlacıkları bir yüzeye püskürtülür ve UV ışığı ile kürlenir. Pürüzsüz yüzeylere sahip, son derece ayrıntılı, tam renkli parçalar üretir, ancak malzemeler işlevsel kullanım için yeterince güçlü değildir. En iyi gösteri modelleri veya tıbbi kılavuzlar için uygundur.
  ‍
• Doğrudan enerjili biriktirme (DED): DED, metal teli veya tozu, uygulandığı anda malzemeyi eriten bir lazer gibi odaklanmış bir enerji kaynağına besleyerek çalışır. Genellikle özellikle havacılık ve ağır sanayide büyük metal parçaları onarmak veya özellikler eklemek için kullanılır. Diğer metal baskı yöntemlerinden daha az hassastır ancak büyük ölçekli çalışmalar için harikadır.

‍

Sektöre göre AM'nin yüksek etkili kullanım alanları

Eklemeli üretimin nasıl çalıştığına dair daha iyi bir anlayışa sahip olduğumuza göre, inovasyonu ve verimliliği artırmak için farklı sektörlerde nasıl kullanıldığına dair bazı örnekleri inceleyelim. 

Örneğin, havacılık sektöründe, katkı maddesi üretim süreçleri, mukavemeti ve güvenliği korurken yakıt tüketimini azaltmaya yardımcı olan hafif yapısal bileşenler üretmek için kullanılır. Benzer şekilde, sağlık hizmetlerinde, katkı maddesi üretimi, hem sonuçları hem de konforu iyileştirerek, bireysel hastalara göre uyarlanmış özel implantlar, protezler ve cerrahi kılavuzlar oluşturulmasını sağlar. 

3D baskının geliştirildiği bir diğer alan da otomotiv endüstrisidir. Üreticiler, hızlı prototipleme, fonksiyonel test ve düşük hacimli araç ve yedek parça üretimi için eklemeli üretim teknolojilerini kullanıyor. Bu arada, tüketim mallarında çeşitli markalar, geleneksel kalıplara ihtiyaç duymadan kişiselleştirilmiş ürünler ve sınırlı sayıda üretilen ürünler sunmak için eklemeli 3D baskıdan yararlanıyor.

Şimdiye kadar tartıştığımız tüm örnekler daha küçük ölçekteydi, ancak eklemeli üretim inşaat ve mimari gibi büyük ölçekli uygulamalarda da etki yaratıyor. Bu alanda, endüstriyel eklemeli üretim makineleri, beton gibi malzemeler kullanılarak yapısal bileşenler ve hatta tüm evler katman katman inşa etmek için kullanılıyor. Bu yaklaşımlar, inşaat süresini önemli ölçüde kısaltabilir, malzeme israfını azaltabilir ve işçilik maliyetlerini düşürebilir. 

‍

Eklemeli üretimin inovasyonu ve gelecekteki trendleri

Eklemeli üretim teknolojileri gelişmeye devam ettikçe, yeni trendler olasılıkların sınırlarını zorluyor. 

İlginç bir örnek, optimize edilmiş parça geometrileri oluşturan yapay zeka destekli üretken tasarımın kullanılmasıdır. Ayrıca, eklemeli ve geleneksel yöntemleri bir araya getiren hibrit üretim teknikleri, işlemenin hassasiyetini ve 3D baskının yaratıcı özgürlüğünü bir araya getirdiği için giderek daha fazla ilgi görmektedir. Enerji kullanımını azaltmayı ve atığı en aza indirmeyi amaçlayan yeni malzemeler ve süreçlerle sürdürülebilirlik de büyüyen bir diğer odak noktasıdır. 

Aynı zamanda, eklemeli üretim daha akıllı hale geliyor. Eklemeli üretim teknolojileri, dijital ikizler, Nesnelerin İnterneti (IoT) ve akıllı fabrikalarla entegre olurken, daha bağlantılı ve akıllı hale geliyorlar. Aslında, AM, daha uyarlanabilir, veri odaklı ve verimli üretim sistemlerini destekleyen Endüstri 4.0'ın temel bir sağlayıcısı olarak kabul edilir.

Eklemeli üretimin avantajları

İşte eklemeli 3D baskının çeşitli sektörlerde sunduğu temel avantajlara hızlı bir bakış:

• Azaltılmış atık ve enerji kullanımı: Katmanlı üretim süreci, malzemeyi yalnızca gerektiği yere ekleyerek hurda miktarını önemli ölçüde azaltır ve genellikle geleneksel yöntemlere göre daha az enerji kullanır.
  ‍
• Hafifletme potansiyeli: 3 boyutlu baskı, mukavemetten ödün vermeden parça ağırlığını azaltan karmaşık, iç yapılar sağlar.
  ‍
• Parça konsolidasyonu: Karmaşık montajlar tek bir parça olarak yazdırılabilir, bu da birden fazla bileşene, bağlantı elemanına ve montaj süresine olan ihtiyacı azaltır.

Eklemeli üretimdeki zorluklar

3D baskı birçok avantaj sunarken, dikkate alınması gereken birkaç sınırlama da vardır. İşte eklemeli üretimin temel zorluklarından bazıları:

• Sınırlı malzeme mevcudiyeti: Her malzeme her 3D baskı işlemiyle çalışmaz, bu da belirli uygulamaları kısıtlayabilir.
  ‍
• Hız ve ölçek arasında ödünleşimler: 3D baskı, prototipler ve küçük partiler için harikadır, ancak büyük ölçekli üretim için yavaş ve maliyetli olabilir.
  ‍
• Son işlem gereksinimleri: Birçok parça, zaman, işçilik ve maliyet ekleyen temizleme, kürleme veya son işlem gibi ek adımlar gerektirir.

Bilgisayarlı görü ile eklemeli üretimi geliştirme

Bilgisayarlı görü gibi son teknoloji teknolojiler, makinelerin görüntüleri anlamasını ve analiz etmesini sağlayan bir yapay zekâ dalı, 3D baskının bazı zorluklarının çözülmesine yardımcı oluyor. Vision AI, üreticilerin baskıları gerçek zamanlı olarak izlemesine, kusurları erken tespit etmesine ve genel doğruluğu artırmasına olanak tanır. 

Üretimde yapay zeka ile birleştiğinde, bilgisayarlı görü ayrıca tahmini bakımı ve süreç otomasyonunu da destekler. Örneğin, bir kusur veya malzeme tutarsızlığı tespit edilirse, atığı azaltmak ve başarısız yapıları önlemek için bir yazdırma işini otomatik olarak duraklatabilir.

‍

Önemli çıkarımlar

Dünya çapındaki endüstriler, karmaşık parçaları daha hızlı, daha az atıkla ve daha fazla tasarım özgürlüğüyle üretmek için eklemeli üretim teknolojilerini benimsiyor. Geleneksel üretime kıyasla, bu eklemeli üretim süreçleri daha akıllı, daha sürdürülebilir çözümler sunar. Daha fazla üretici 3D baskı ve eklemeli üretimin neler yapabileceğini keşfettikçe, üretimin geleceği daha esnek, verimli ve yenilikçi hale geliyor.

Yapay zeka hakkında daha fazla bilgi edinmek ister misiniz? Bilgisayarlı görü projenize başlamak için GitHub depomuzu keşfedin, topluluğumuzla bağlantı kurun ve lisanslama seçeneklerimize göz atın. Perakendede yapay zeka ve sağlık hizmetlerinde bilgisayarlı görü gibi yeniliklerin geleceği nasıl şekillendirdiğini öğrenin.