GE, 2010’dan bu yana katmanlı imalat çalışmalarını hızlandırmaya yönelik Ar-GE çalışmaları için 1,5 milyar dolar harcadı. Bu amaçla 2016’da Arcam ve Concept Laser firmalarını satın alarak GE kendi mevcut eklemeli teknolojilerini çoğu durumda tamamlayıcı ve kimi durumda da tamamen farklı teknolojilere sahip oldu.
Örneğin, GE’nin bünyesine kattığı İtalya’daki Arcam Printers, GE Aviation’ın Boeing için geliştirdiği 777X geniş gövdeli uçağında kullanılacak dünyanın en büyük jet motoru için türbin paleleri imal ediyor.
GE, üniversite öğrencilerinin katmanlı teknolojilere erişiminin ileri imalatın tüm dünyada benimsenmesinin hızlanmasına yardımcı olacağı inancıyla, önümüzdeki beş yıl içinde geleceğin katmanlı teknolojiler yeteneklerini geliştirmeye yönelik eğitim programlarına 10 milyon dolar yatırmaya karar verdi. Bunun 2 milyon doları ilk ve orta okullarda masaüstü polimer yazıcıların sübvanse edilmesine, 8 milyon doları da yüksek okul ve üniversitelerde metal katmanlı imalat makinelerinin sübvanse edilmesine ayrılacak.
Her Detayıyla Katmanlı İmalat
Katmanlı imalat bilgisayar kontrolü altında, üst üste dizilen malzeme katmanlarını kullanarak parçalar üreten bir süreçtir. Bu, sadece ürün için gerekli olan miktarda malzeme kullanarak atıkları büyük ölçüde sınırlayan ve karmaşık parça ve sistemleri daha hafif, dayanıklı ve ucuz olarak imal edebilen bir süreç. Böylece büyük üretkenlik artışları sağlanabiliyor. Hem mevcut parçalar katmanlı imalata göre yeniden tasarlanabiliyor hem de tamamen yeni parça ve sistemler tasarlanabiliyor.
3D yazıcılar üç eksenli CNC makinelerinin bir türüdür. Bilgisayar kontrollü iki motor bir başlığı sağa sola, ileri geri (x ve y eksenleri) hareket ettirirken diğer bir motor basılan nesneyi tutan yazıcı tepsisini ve platformu (z ekseni) hareket ettirir. 3D yazıcılar “katmanlı” bir teknolojiyle çalışır. Bir başka deyişle, nesneleri en alttan en yukarı doğru katman katman meydana getirirler.
3D yazıcıdaki yazılım, önce CAD dosyasına bakar, nesneyi tanımlar ve en az malzeme ve zaman harcayarak onu nasıl basabileceğini hesaplar.
Yazılım daha sonra nesneyi, yazıcının işleyebileceği kadar ince, yatay katmanlara “dilimler”. Bu dilimlerin her biri, nesneyi oluşturmak için malzeme koyan veya lazerini toz ya da reçine üstünde dolaştırılan yazıcı kafasının x ve y yönünde hareket etmesini sağlayan bir dizi komuttur. Kafa yapım alanı üzerinde gidip gelirken nesnenin dilimlerini dikkate alarak hareket eder. Bu sırada yazılım, kafanın kat etmesi gereken kısa mesafeyi en aza indirmek için hesaplamalar yapar.
Ekran üzerindeki 3D nesneler insanların anlayabildiği görsel bir dilden bilgisayarların anladığı makine diline (G-kodu) geçirilir. 3D yazıcı bir dilimi bitirince G-kodu z motoruna kumanda ederek yazıcı kafasını hafifçe yukarı ittirir ve kafa, bir sonraki dilimi kesip mevcut katmanın üstüne yerleştirir. Bu işlem katmanlar şeklinde nesne tamamlanıncaya kadar sürer. Mümkün olan en ince dilimleri kullanarak bir nesne oluşturulur. Kaliteli bir yazıcıda bu dilimleri gözle görmek kesinlikle imkânsızdır.
Katmanlı İmalatın Farkı
Normal olarak bir parça imal etmek istediğinizde büyük bir metal parçasıyla başlar ve makineyle bunu azaltır ve küçültürsünüz. Bununla aynı zamanda önemli miktarda atık üretmiş olursunuz. Katmanlı imalat ise size sıfırdan başlayarak metal tozu, likit polimer reçine, kum ya da başka bir malzemeden bir şey büyütme imkânı verir. Hemen hemen hiç atık oluşmaz. Öte yandan başka koşullarda elde edilmesi çok zor ya da çok pahalı olan çok daha karmaşık iç geometriler yaratma olanağına da sahip olursunuz.
Öte yandan katmanlı imalatta daha çok tasarım mühendisliğine ve karmaşık çözümlere odaklanan bir iş gücü görev alır.
Malzeme atıklarını en aza indiren, mühendislere yeni tasarım özgürlükleri sağlayan katmanlı imalat uzmanlaşmış makineler ve takım tezgâhlarıyla dolu fabrikalara olan ihtiyacı ortadan kaldırıyor. Katmanlı imalatın özü aslında özgürlükle ilgili olması. İnsanlar bu yöntemle artık tercih olanaklarına sahip oluyor. Artık kendiniz imal etmeyi tercih edebilir, hatta kendi tedarik zincirinizi oluşturabilirsiniz.
Böylece sanayileşmede geri kalmış ülkeler 3D yazıcılar ve diğer katmanlı imalat makineleri kullanan mini fabrikalar açarak kendi yerel kaynaklarına dayalı imalatta ileri hamleler yapabilirler. Bu onlara aynı zamanda döküm ve dövme işleri gibi çevreye zararlı, kirli geleneksel teknolojilerden kurtulma imkânı da veriyor.