3D Baskı ile Hızlı Prototiplemeyi Anlamak
#Eyl 11, 2023
Etkili bir şekilde prototipleme, ürün yaşam döngüsünün önemli bir parçasıdır. Sürekli test etme ve iyileştirme yinelemeleri sayesinde mühendisler, istenen özellikler ve performansla çalışan nihai bir parça tasarımına ulaşabilirler.
Piyasada bulunan ilk 3D yazıcılar, hızlı prototipleme kavramını doğurdu. 3D baskıdan önce, uzun tedarik süreleri ve düşük hacimli parçaların yüksek maliyetleri, ürün geliştirme ekiplerinin parça tasarımlarının tamamlanmasına gerek kalmadan önce yalnızca birkaç kez yineleyebileceği anlamına geliyordu.
Ancak, 3D baskı bu uzun tedarik sürelerini ve maliyetleri azalttı. Artık 3D yazıcılar, mühendislerin ve Ar-Ge ekiplerinin tasarımlarını eskisinden daha hızlı, daha kolay ve daha uygun maliyetli bir şekilde doğrulamalarına olanak tanıyor. Sonuç olarak, bu, daha fazla tasarım yinelemesinin belirli bir zaman çerçevesine sıkıştırılmasına olanak tanır; ekipler nihai parça tasarımlarına daha erken ulaşabilir ve onaylanmış ürünleri piyasaya daha hızlı sunabilir.
Pazar, prototip kullanımına uygun yazıcılarla dolup taşarken, endüstriyel ölçekte eklemeli imalatın ortaya çıkışı, PLA modellerinin çok ötesinde teslim süresi ve maliyet avantajları sağlıyor. Endüstriyel 3D yazıcılar artık takımlamadan özel son kullanım parçalarına kadar her şeyi ihtiyaç noktasında sadece birkaç gün içinde üretiyor.
3D baskı daha fazla son kullanım uygulamasına doğru genişlese bile, hızlı prototip oluşturma, üreticilerin ürün geliştirmeyi iyileştirmeleri için etkili bir yol olmaya devam ediyor.
Hızlı prototipleme nedir?
Prototip oluşturma, ürün tasarımı ve mühendisliğinin ayrılmaz bir parçasıdır. Optimize edilmiş, testlerle kanıtlanmış bir tasarıma ulaşmak yinelemeli bir süreçtir.
Mühendisler, test edilecek bir parçanın veya ürünün ilk konsept modelini tasarlar. Ardından, geçici tasarımla (prototip) bir parça üretecek, onu bir dizi testten geçirecek ve ardından tasarımı olumlu yönler ve iyileştirme alanları açısından değerlendirecektir. Bu faaliyetler, istenen müşteri ve mühendislik gereksinimlerini karşılayan nihai onaylanmış tasarıma ulaşmak için tekrarlanacaktır.
Hızlı prototipleme, prototipleri daha hızlı ve daha kolay tasarlamak ve imal etmek için dijital teknolojilerin kullanılmasıdır. Hızlı prototip oluşturma, alet veya kalıp setlerini kullanma ihtiyacını ortadan kaldırdığı için prototipleri hızlı bir şekilde imal etmek için tipik olarak 3D baskı teknolojilerine dayanır. Hızlı prototipleme, prototiplerin fiziksel üretiminin ötesinde, tasarım, modifikasyon ve test etme gibi mühendislik faaliyetlerini içerir.
Hızlı prototiplemeden önce, mühendisler köpük maketler ile yetenekli zanaatkârlar tarafından hazırlanmış detaylı kil modellerin bir kombinasyonuna güvenmek zorundaydı. Bu, her bir prototipin üretimi için çok daha uzun tedarik süreleri ve her bir prototip parçasıyla ilişkili daha yüksek üretim maliyetleri anlamına geliyordu.
Hızlı prototipleme nasıl çalışır?
Hızlı prototip oluşturma, parçanın bilgisayar destekli tasarım (CAD) dosyasının oluşturulmasıyla başlar. Kullanıcı daha sonra parçanın tasarım dosyasını 3D yazıcı yazılımına aktarabilir.
Baskı sürecinin sonunda, prototip parçası sonraki test, değerlendirme ve değişiklikler için hazır olacaktır.
Endüstriyel ölçekte eklemeli üretimle prototip oluştururken, kullanıcılar PLA gibi prototip plastiklerini daha yüksek mukavemetli malzemelerle değiştirir
Hızlı prototipleme ve 3D baskı
Resmi tanımlar
3D baskının resmi tanımı, dijital CAD dosyalarını somut nesnelere dönüştürmek için katman katman fabrikasyon kullanan bir üretim sürecidir. Hızlı prototipleme, 3D baskı için birçok kullanım durumundan biridir.
Çağdaş kullanım
Bugün, hızlı prototipleme terimi esas olarak eski 3D yazıcılar dönemi ile ilişkilendirilmektedir. Bu ilk yazıcılar, daha yüksek adetli üretim uygulamaları için yeterli parça gücü veya kalite sağlayamıyordu. Bu, kullanımlarını prototipleme ile sınırladı. Daha önceki yazıcıların birçoğu hızlı prototipleme çözümleri olarak pazarlandı ve böylece son on yıla kadar 3D baskıyı hızlı bir prototipleme teknolojisi olarak markalaştırdı. Sonuç olarak, iki terim sıklıkla karıştırıldı ve “hızlı prototip oluşturma”, “3D baskı” için popüler bir yanlış isim haline geldi.
Eklemeli imalatın ortaya çıkışı
Bugün, yaygın olarak kullanılan “katmanlı üretim” terimi, 3D baskıda bir paradigma değişikliğini ifade ediyor. Terim tipik olarak 3D baskının, performans açısından kritik son kullanım parçaları gibi yüksek değerli endüstriyel uygulamalar için kullanımını tanımlar.
3D baskı ile hızlı prototiplemenin faydaları
Daha kısa tedarik süreleri
Geleneksel üretim yöntemlerini kullanan prototipler, yeni araçlar ve/veya çizimlerin taslağı, PO’ların sunulması ve sevkiyat süreleriyle ilgilenmek gibi ek süreçler gerektirir. Şirket içi 3D baskı olmadan, her bir prototipin tedarik edilmesi haftalar veya aylar alabilir.
Daha hızlı tedarik süreleri, sabırsızlığı gidermekle kalmaz, somut ticari faydalar da sağlar. Şirketler daha hızlı yenilik yapabilir ve ürünlerini daha erken pazara sunabilir.
Maliyet verimliliği
Geleneksel imalatla karşılaştırıldığında, hızlı prototipleme için bir 3D yazıcı kullanmak da çok daha uygun birim ekonomisine sahiptir. Pahalı uzman işçiliği, üçüncü taraf satıcı maliyetleri veya alet/kalıp setlerinin kullanımını gerektirmez.
Kullanım kolaylığı
Hızlı prototipleme için bir 3D yazıcı kullanmak pek çok geleneksel üretim yöntemine göre çok daha basittir. Parçaları yazdırmak özel uzmanlık gerektirmez, herkes yapabilir. Kendini işine adamış makinistler, uzun saatler çalışmak zorunda kalmazlar; çizim taslakları hazırlamaya, satın alma siparişleri göndermeye ve lojistik ayrıntıları üçüncü taraf satıcılarla koordine etmeye gerek yoktur.
Aynı platform prototipleme ve üretim
Daha zayıf prototipleme malzemeleriyle sınırlı olanın aksine, endüstriyel ölçekli bir 3D yazıcı kullanmak, ürün geliştiricilerin aynı platformda prototip oluşturup takımları veya nihai parçayı oluşturabileceği anlamına gelir. Eksiltici imalatın sınırlamalarına uyum sağlamak için ayarlamalar yapmak yerine, kullanıcılar daha yüksek performanslı bir malzemeye geçiş yapabilir.
Hızlı prototipleme hakkında dikkat edilmesi gerekenler
Malzemeler
Birçok kullanıcı, uygun maliyetli malzemelerle prototipler üretmeyi tercih eder. Bu, gelişmiş mekanik özellikler gerektirmeyen prototiplerde para tasarrufu sağlar.
Üretim yeteneklerine sahip gelişmiş 3B yazıcılara sahip kullanıcılar için, daha yüksek performanslı malzemeler, örneğin snowboard ciltleme prototipleri gibi güç gerektiren uygulamalardaki fonksiyonel prototipler veya nihai, doğrulanmış parçaları yazdırmak için ayrılabilir.
Gelişmiş plastiklerle 3D baskı, nihai olarak metalden yapılması gereken parçalar için prototip üretmenin daha hızlı ve daha ucuz bir yoludur.
PLA (Polilaktik asit), başarılı bir şekilde 3D baskı için en kolay malzemelerden biri olan düşük sıcaklıkta bir termoplastik olan yaygın ve düşük maliyetli bir prototipleme malzemesidir.
Yazıcılar
Diğer bir husus, hızlı prototipleme için kullanılacak özel 3D yazıcıdır. Kuruluşlar, 3B yazıcının hızı, güvenilirliği, desteklenen malzemeleri, yapı boyutları ve yazılım işlevselliği gibi faktörleri göz önünde bulundurmalıdır.
Düşük kaliteli prototipler üretebilen çok sayıda 3D yazıcı olsa da, kuruluşlar aynı zamanda yüksek kaliteli son kullanım parçaları üretme potansiyeline sahip yazıcıları düşünmelidir.
Yalnızca PLA’yı basan uygun maliyetli bir makine, kolay ve hızlı bir prototipleme çözümü gibi görünebilir. Ancak, bir yazıcının güvenilirliğinden ödün vermek tasarım döngülerini engelleyebilir ve herhangi bir avantajı geçersiz kılabilir.