Eklemeli Üretimde Yeni Bir Dönem: 5D Printing / 5 Boyutlu Yazdırma veya 5 Eksen 3 Boyutlu Yazıcılar

Yazar: Isil Arikan ,
Şubat 12, 2019
Eklemeli Üretimde Yeni Bir Dönem: 5D Printing / 5 Boyutlu Yazdırma veya 5 Eksen 3 Boyutlu Yazıcılar

3D printing / 3 boyutlu yazdırme teknolojilerinin ilk konuşulmaya başlanmasından itibaren 20 yıla yakın bir zaman geçti ve bu yöntem artık endüstri sınırlarını da aşarak bireysel kullanıcılara dahi ulaştı. Ki 1 yıldan uzun bir süredir 4D printing / 4 boyutlu yazıcı teknolojileri de gündeme gelmeye başladı. Peki bu “5D printing / 5 boyutlu yazdırma nedir, nereden çıktı” diyecek olursanız...  O daha şimdilik bir fikir. Ancak aynı ivmeyle gelişeceğini düşünecek olursak, önümüzdeki 10 yıl içerisinde bu teknolojiyi evlerde de görmemiz mümkün. 

Aslında 5D printing / 5 boyutlu yazdırma 3D printing teknolojilerinden türemiş olmakla birlikte, sanıldığı kadar karmaşık değil, tersine çok daha basit bir sistem. Peki nedir bu sistem? 

5D Printing / 5 Boyutlu Yazdırma Nedir?

Öncelikle 5D printing / 5 boyutlu yazdırma yönteminin en, boy ve yüksekliğe ek olarak 2 boyut daha olmadığı belirtelim. İlk olarak Mitsubishli Electric Research Laboratuvarları’nda uygulanmaya başlanan bu yöntem 3D printing yöntemindeki gibi sabit bir platformda tek bir boyutta üretim değil, hareket eden bir platform üzerinde 5 eksende üretim anlamına geliyor. Kısacası, 5 boyutlu yazdırma sistemlerindeki 5 rakamı, yazdırma işlemi sırasındaki eksenlerin sayısı. Ki bu sebeple bazı kaynaklarda bu yönteme “5 eksen 3 boyutlu yazdırma” da deniliyor. 

Şöyle düşünün; 3 boyutlu yazdırmada yazdırılmak istenen ürün hareketsiz bir platform üzerinde şekilleniyor. Sadece yazıcının kafası hareket ediyor ki o da sadece aşağıdan yukarı doğru. Bu yazıcı kafası ürünü ince katlar halinde üst üste koyarak oluşturuyor. 5 boyutlu yazdırma ise hem hareketli bir platforma hem de hareketli bir yazıcı kafasına sahip. Ürün aşağıdan yukarı doğru tek bir hareketle değil, 5 farklı yönde ilerleyen bir mekanizma ile oluşturuluyor. Bu sistemle 3 boyutlu yazdırma işleminde elde edilenden çok daha ince detaylar elde edilebildiği gibi kavisli katmanlar da yapılabiliyor ki aslında bu şekilde elde edilen ürünler de çok daha sağlam ve dayanıklı olabiliyor. 

Şu videoda yeni geliştirilen bir 5D printer cihazını ve çalışma sistemini de görebilirsiniz. 

3D Printing, 4D Printing ve 5D Printing Arasındaki Farklar

Aslında her birinin birbiriyle ortak noktaları ve farkları olan sistemlerden bahsediyoruz.

3D printing ve 5D printing temelde birbirine çok benzeyen sistemler ve kullanım amaçları da aynı. Aralarındaki tek fark 3 boyutlu yazdırmada sabit bir platformla –görece- daha kaba ürünler elde edilmesi ve 5 boyutlu yazdırma ile hareketli bir platformda daha detaylı ve dayanıklı ürünler elde edilmesi. 

4 boyutlu yazdırma ise sistemik olarak diğer ikisinden çok farklı. Burada 3D printing cihazları kullanılmakla birlikte “akıllı materyal” de denilen termomekanik materyaller kullanılıyor. Bu materyaller ısı, sıcak su veya ışığa maruz kaldığında şekil değiştirerek farklı tepkiler veriyorlar. 

5D Printing / 5 Boyutlu Yazdırma Teknolojilerinin Avantajları

5 boyutlu yazdırma teknolojilerinin iki çok önemli avantajı var. İlki ve en önemlisi dayanıklılık iken, diğeri de materyal kullanımı. 

5D printing işlemi ile kavisli parçalar tek seferde üretilebildiği için bu tür ürünlerin sağlamlığı çok daha yüksek. Tersine 3D printing işlemi ile üretilen ürünler, kavisli parçaları olsa bile, düz bir zemin üzerinde yatay parçaların üst üste eklenmesiyle elde edildiği için eklem yerlerinde güçsüz kalıyor, ve haliyle ürün daha dayanıksız.  

Mitsubishli Electric Research Laboratuvarları’nda yapılan bir deneyde aynı ürün 3D printing ve 5D printing yöntemleriyle üretilerek basınç testine alınmış. 3 boyutlu yazdırma metoduyla üretilen ürün max 0,1 megapaskal basınca dayanabilmiş ve hemen ardından patlamış ancak 5 boyutlu yazdırma yöntemiyle üretilen aynı ürün patlamadan önce 3,7 megapascal basıncı kaldırabilmiş. 

5D printing metodunun bir diğer avantajı da –ürüne göre değişmekle birlikte- %25’e kadar daha az materyal kullanımı. 

5D Printing / 5 Boyutlu Yazdırma Teknolojilerinin Kullanım Alanı

Aslında bu yöntem çalışma şekli ve faydaları ile kendi kullanım alanını da açıklıyor. Çok kavisli parçaları olmayan, çok ince detayları olmayan veya herhangi bir sebeple çok sağlam olması gerekmeyen ürünlerin üretiminde fazla karmaşık ve belki de maliyetli bir seçenek 5D printing. 

Öte yandan otomotiv, havacılık hatta belki inşaat sektörünün bazı alanlarında 3D printing yöntemiyle üretilemeyen, üretilebilse de yeterli dayanıklılığa sahip olamayan parçaları artık 5D printing yöntemiyle üretmek mümkün.