Değerli Okuyucumuz,
Yavaş da olsa havalar ısınırken, sizleri yine 3 boyutlu teknolojiler konusunda hazırladığımız bir başka “PLG Haber” sayısıyla karşılamak istedik. Bu ayki başlığımız olan “3D YAZICILAR İLE HAVACILIK ALANINDA ÜRETİM YAPMAK MÜMKÜN MÜDÜR?” İstanbul Okan Üniversitesi-Motorlu Araçlar ve Ulaştırma Teknolojileri, Uçak Teknolojisi Bölümü 2.sınıf öğrencisi Nur Kurt tarafından kaleme alındı. Kendisine sunduğu katkıdan ötürü teşekkür ederken, sizi nisan sayımızla baş başa bırakıyoruz. 😊
Keyifli Okumalar.
3d Yazıcılar İle Havacılık Alanında Üretim Yapmak Mümkün Müdür?
Öncelikle insanoğlunun geçmişten günümüze teknoloji ışığında kendini nasıl geliştirdiğinden bahsetmemiz gerekir. En temelde çıkış noktası ihtiyaçlardır. İnsanlar ihtiyaçları doğrultusunda teknoloji alanında ivme kat etmiş ve kat etmeye devam etmektedir. Peki bu ihtiyaçlarımız nedir? Aslında cevabı çok basit her şey… İnsanoğlunun konfor alanında eksiklik hissettiği birçok şey onu yenileşmeye, üretmeye, eklemeye teşvik etmiştir. Buradaki amaç yaşam kalitesini artırmaktır. Bu amaç aslında birçok şeyin çıkış noktası olmuş ve zaman içerisinde birçok imalat yönteminin geliştirilmesine öncülük etmiştir. Üretim teknolojilerinin kümülatif bilgi birikimi ile gelişimi sayesinde insanlık;
❖ 1750-1850 tarihleri arasında 1’inci Endüstri Devrimi,
❖ 1870-1914 tarihleri arasında 2’nci Endüstri Devrimi,
❖ 1970-2000’ lerde 3’üncü Endüstri Devrimi’ni yaşamıştır.
Peki 3D sisteminin gelişimi bu yolculukta nasıl olmuştur?
1944 doğumlu bir Japon otomobil tasarımcısı olan Hideo Kodoma 3 boyutlu üretim alanında bilinen ilk patent başvurusunda bulunan kişidir. 1980 tarihinde Japonya’da patent başvurusu yapmış fakat 1 (Bir) yıl içerisinde istenilen dokümanları oluşturamadığı için başvuru sonuçsuz kalmıştır. 1980-1986 tarihleri arasında 3 boyutlu yazıcılarla ilgili hiç patent başvurusunda bulunulmamıştır. 1986 yılından sonra ise Charles Hull Stereolithografi yöntemini geliştirerek patentini almıştır. Charles Hull 3D Sytems şirketini kurarak ilk ticari 3D yazıcı makinesini geliştirmiş. Bu makinenin adı literatüre Stereolithografi Cihazı olarak geçmiştir.
NOT: Stereolithography (SL): Hızlı, yüksek çözünürlüklü, fonksiyonel parçaları tek seferde üretilebilir kılmaktaydı. Kısıtlı üretim alanı ve malzeme seçeneğine sahip olmakla birlikte renk seçeneğine sahip değildi.
1988 yılına gelindiğinde ise; 3D Systems Şirketi genel kullanıma yönelik ilk modeli olan SLA-250’yi geliştirdi. Scott Crump Fused Deposition Modeling (FDM) “Ergitmeli Model Yığma” teknolojisini icat etti. Modelini geliştirdikten yalnızca bir (1) yıl sonra Stratasys şirketini kurdu. Böylelikle farklı isimler birbirlerinin teknolojilerinin üzerlerine eklemeler, yenilikler yaparak 2015 yılına gelinmiş ve o dönemin ABD başkanı Barac Obama ulusa sesleniş konuşmasında 3b yazıcı teknolojisinin geleceğin Sanayi Devrimi’ni yaratacağını söylemişti. 2016 yılında ise Daniel Kelly’s Lab 3 boyutlu yazıcıdan kafatası ürettiklerini duyurmuştu. CARBON3D 3 boyutlu yazıcılarda Continuous Liquid Interface Production (CLIP) teknolojisi ile mevcut teknolojiye göre 25-100 kat daha yüksek hıza ulaştıklarını açıklamıştı.
Böylelikle 3 boyutlu üretim teknolojileri, günümüzde ve günümüze kadar geçen süre içerisinde havacılık, otomotiv, medikal, tıp ve sanat alanlarında hızla genişleyen bir kullanım alanı yaratmışlardır.
Havacılık alanında 3D üretim bileşeni oluşturmak için öncelikle sizlere uçuşa elverişli bir parça üretiminden bahsetmemiz gerekir. Örneğin; bu parça türbin blade’leri olsun. Bir jet tepkili motorun türbin pallerinin (Blade) üretim adımları ele alındığında; türbin pallerinin üretim sürecinin ilk adımında dış formu hassas döküm prosesi ile şekillenir. Döküm işlemi sırasında malzemedeki tek kristal yapının korunması ve süreksizlik (Discontinuity) oluşumunun engellenmesi amacıyla hassas kontrollü ısıl işlem yapılmaktadır. Ardından CNC lazer delik açma tezgâhında hava kanalları açılır.
Bu hava kanalları türbin pallerinin soğutulması için elzemdir. Bu türbin pallerinin motorun yüksek basınç türbin kısmında yaklaşık 1100 0C’lik bir ortamda kullanılıyor olması sebebiyle yüzeyde oluşan yüksek ısıyı parçanın gövdesinden uzak tutmak amacıyla Termal Bariyer Kaplama (Thermal Barrier Coating-TBC) ile kaplanmaktadır. Türbin pallerinin geleneksel üretim yöntemleri ile üretimi yukarıda aktarılan ana adımların yanı sıra çapak alma, yüzey parlatma (Polish) gibi başka adımları da kapsamaktadır. Yukarıda aktarılan üretim basamakları 3 boyutlu yazıcı teknolojisi ile yalnızca tek bir adımda gerçekleşebilmektedir. Uçak motor üreticisi olan General Electric firması A320 Neo, Boeing 737 Max ve Comac 919 uçaklarında kullanılan ve aşağıdaki şekilde sunulan yakıt püskürtme lülesini 3 boyutlu üretim teknolojisi ile üretmiştir. 20 adet parçadan oluşan yakıt lülesi 3 boyutlu yazıcılar sayesinde tek bir parça olarak üretilmiştir. Uçak motorlarının kritik parçalarından olan yakıt püskürtme lülesinin 30.000.’sinin üretimi 04 Kasım 2018 tarihinde gerçekleşmiş olup söz konusu parça ile ilgili yetkili uçak motor bakım kuruluşlarından hiçbir olumsuz geri bildirim alınmamıştır.
General Electric firması tarafından üretilen yakıt püskürtme lülesi
3 boyutlu üretim teknolojileri ile parça ve alt asamble üretimlerinin yanı sıra deneysel amaçlı (Experimental Category) olsa dahi tüm gövdenin eklemeli üretim teknolojileri ile üretildiği hava araçları da mevcuttur. Örneğin; Airbus firması tarafından motorlarının haricinde uçak yapısal parçalarının tümünün 3 boyutlu üretim teknolojileri ile üretildiği THOR (Test of HiTech Objectives’ in Reality) uçağı Kasım 2015’te Hamburg / Almanya’da tüm test verifikasyon süreçlerini tamamlayarak ilk uçuşunu gerçekleştirmiştir. Aşağıdaki şekilde ilk uçuşu yapılırken gösterilen THOR uçağının kanat açıklığı ve boyu 4m’dir.
Tüm bu gelişmelerden yola çıkarak rahatlıkla şunu söylememiz mümkündür; 3 boyutlu üretim teknolojileri geleneksel yöntemlerle üretilmesi imkansız olarak kabul edilen parçaların tek bir tezgahta üretilmesine olanak sağlayan gelişmiş bir imalat teknolojisidir. Söz konusu üretim yöntemi sayesinde, ham malzemeden işlenmeye hazır kütükten koparma yerine, moleküler seviyede ekleme sistematiğine sahip 3 boyutlu üretim teknolojileri ile özellikle havacılıkta birçok ardışık süreç yerine bir tek proses yeterli olabilmektedir.
Kaynaklar:
❖ Saraçyakupoğlu T., “3d Manufacturing Applications In Aviation Industry In
Accordance With The Airworthiness Rules And Regulations: A Review”, Int. J. of 3D
Printing Tech. Dig. Ind., 4(1): 53-65, (2020)
❖ Hazarika M., Dixit U. S., Davim J. P., “History of Production and Industrial
Engineering Through Contributions of Stalwarts, In Davim J. P, Manufacturing
Engineering Education”, Pages:1, Cambridge, 2019.
❖ Saptarshi S. M., Zhou C., Basics of 3D Printing: Engineering Aspects, In Dipaola M.,
3D Printing in Orthopaedic Surgery, Pages 17-19, Amsterdam, 2019.
❖ Massachusetts Institute of Technology, “ASTM, Standard Terminology for Additive
Manufacturing Technologies”,
https://web.mit.edu/2.810/www/files/readings/AdditiveManufacturingTerminology.pd
f, Mart 31, 2020
❖ EPMA (European Powder Metallurgy Association), “Introduction to Additive
Manufacturing Technology, a guide for designers and Engineers”, EPMA, Sayfa: 4,
Shrewsbury, 2019
❖ Boeing, “Commercial Market Outlook 2018-2037”, Sayfa: 3, Boeing, Seattle, 2019.
❖ Airbus, “Global Market Forecast 2018-2037”, Sayfa: 6, Airbus, Leiden, 2019.
❖ Comac, “UAC Market Outlook 2017-2036”, Sayfa: 6, Comac, Moskova, 2018.
❖ Bombardier, “Market Report 2017-2036”, Sayfa: 11, Bombardier, Montreal, 2018.
❖ Embraer, “Market Outlook 2018-2037”, Sayfa: 6, Embraer, Sao Paulo, 2019
PLG Haber Mayıs’a Kısa Not
Mooji/ Gıda Devrimine Hazır Mısınız?
Dünya genelinde artan et arzını karşılayabilmek için üreticiler bitki bazlı et üretimine yatırım yapmayı hızlandırdılar. Uzun vadede gerçek et endüstrisiyle yarışabilecek güce gelmesi beklenen 3d printer ile bitki bazlı et üretme fikriyle yola çıkan food tech start-up firmalarından Mooji Meats’in sahip olduğu 3d printerları, bütün et parçalarını taklit edecek şekilde tasarlandı. Firma kurucuları Insa Mohr and Jochen Mueller’in söylediğine göre Mooji’nin en önemli avantajı hız. Ayrıca Mohr, bir baskı kafasının mevcut 3D yazıcılardan “250 kat daha hızlı” olduğunu da ekliyor. Önümüzdeki dönemlerde yiyecek sektörünü etkisi altına alacak gibi görünen bu gelişmeleri deneyimleyecek olmak ise oldukça heyecan verici gözüküyor.
Kaynak: TechCrunch
