İlk Endüstriyel Metal ve Kompozit 3D Yazıcı

FX10 ile Tanışın: İlk Endüstriyel Metal ve Kompozit 3D Yazıcı

2023 sonbaharında Markforged, FX10’u piyasaya sürdü. FX10, hem metal hem de kompozit parçaların üretimini mümkün kılan modüler yapısıyla öne çıkar. Bu modülerlik, Metal FFF (Fused Filament Fabrication) yeteneğini içerir ve FX10’u, kompozit ve metal parçalar üretebilen ilk endüstriyel 3D yazıcı yapar. Markforged, FX10’u hem kompozit hem de metal üretim süreçlerini bir araya getirerek, müşterilerine üretim süreçlerinde esneklik sağlamak amacıyla tasarlamıştır. Bu yazımızda, FX10’un geliştirilme sürecini ve bu yazıcının endüstriyel üretimde nasıl bir değişim yarattığını anlatıyoruz.

Kompozit ve Metal Baskı Süreçleri

FX10, hem metal hem de kompozit baskı yeteneklerine sahiptir. Bu iki süreci birleştiren FFF + CFR ve Metal FFF işlemlerinden faydalanır.Markforged’un kompozit yazıcıları, iki ana aşamaya dayanır: Fused Filament Fabrication (FFF) ve Continuous Fiber Reinforcement (CFR). FFF, termoplastik filamentin bir nozuldan katman katman dışarı verilerek parçaların üretildiği bir baskı sürecidir. CFR ise, sürekli liflerle parçaları güçlendirir. CFR, FFF dolgusunun yerine geçerek parçaların 10 kata kadar daha güçlü olmasını sağlar, böylece alüminyum parçaların yerini alabilir.

Öte yandan, Markforged’un geliştirdiği Metal FFF süreci, metal tozu ile çalışırken metal toza maruz kalmadan nihai şekilli metal parçalar üretir. Bu süreç üç adımdan oluşur:

• Baskı: Metal tozundan yapılmış polimerize filament kullanılarak Yeşil Parçalar oluşturulur. Polimer erir ve nozuldan çıkar, metal tozunu da beraberinde getirir. Parçalar, işlem sonrasındaki büzülmeyi hesaplamak amacıyla yaklaşık %20 daha büyük basılır.

• Yıkama: Yeşil Parçalar bir çözücü içinde bekletilerek polimer bağlayıcı çözülür. Bu işlemden sonra parçalar “Kahverengi Parçalar” olarak adlandırılır.

• Sinterleme: Kahverengi Parçalar sinterleme fırınında tamamen metal hale gelir. Baskı sırasında parçalar yaklaşık %20 oranında büzülür ve net şekle ulaşır.

Metal ve Kompozit Baskının Zorlukları

Metal ve polimer filamentler arasındaki temel uyumsuzluk, bu iki baskı sürecini bir araya getirmeyi zorlaştırıyordu. Polimer filamentler, nemden korunmuş malzeme yollarına ihtiyaç duyarken, metal filamentler kırılgan yapıları nedeniyle özel işlem gerektiriyordu. Bu uyumsuzluğu çözmek için Markforged mühendisleri, metal filamentlerin yapısını değiştirmek zorundaydı. Metal FFF filamentleri, Metal Enjeksiyon Kalıplama (MIM) benzeri kırılgan filamentler yerine, 3D baskı için optimize edilmiş polimer bağlayıcılar kullanılarak yeniden formüle edildi. Ortaya çıkan esnek filamentler, daha kolay yönetilebilir hale geldi ve bu filamentler, besleme tüplerinden kırılmadan geçebildi. İlk esnek filament 2020’de Bakır olarak piyasaya sürüldü ve daha sonra 17-4PH v2, H13 v2 ve D2 v2 gibi popüler çelik türleri yeniden piyasaya sürüldü. FX10’un metal yeteneği devreye girdikten sonra, 316L paslanmaz çelik de piyasaya sürülecek.

Nasıl Çalışır?

FX10, metal ve kompozit filamentlerin tamamen farklı donanım gerektirdiği göz önünde bulundurularak tasarlanmıştır. Bu nedenle, baskı motorundaki ana bileşenler modüler ve değiştirilebilir hale getirilmiştir.

• Baskı Kafası: Hem kompozit hem de metal için ayrı baskı kafaları vardır. Kompozit baskı kafasında plastik ve fiber nozulları bulunurken, metal kafasında metal filament ve seramik salma malzemesi nozulu bulunur. Baskı kafası, yalnızca iki vida ile çıkarılabilir ve değiştirilebilir.

• Malzeme Yönlendirme Bloğu: Dört besleme tüpünü baskı kafasına ileten bu blok, kompozit baskı için tek bir çıkışa, metal baskı için iki çıkışa sahiptir. Bu da metal filament ve seramik salma malzemesi için iki farklı çıkış anlamına gelir.

• Malzeme Tüpleri: Her filament türü için özel besleme tüpleri kullanılarak, metal ve kompozit filamentlerin birbirine karışması önlenir.

Bu bileşenlerin yanı sıra, baskı tablası, temizlik haznesi ve filament tutucusu gibi bazı yardımcı parçalar da değiştirilmelidir. Tam geçiş süreci yaklaşık 15 dakika sürer ve ardından makine bir saat süren bir kalibrasyon rutini gerçekleştirir. FX10, metal ve kompozit baskı arasında iki saatten kısa sürede tam geçiş yapmayı mümkün kılar.

FX10, hem metal hem de kompozit malzemelerle üretim yapma kapasitesi sayesinde endüstriyel üretimde bir devrim niteliği taşır. Modüler yapısı, üretim süreçlerini hızlandırır ve maliyetleri düşürür. Kompozit baskının esneklik ve hız avantajları, metalin dayanıklılığı ve yüksek ısı direnci ile birleşir. Hem büyük hem de karmaşık parçaların üretiminde güvenle kullanılabilen FX10, fabrikalara hız, verimlilik ve kalite sağlar. Geleceğin üretim dünyasında yer almak isteyen firmalar için FX10, üretim kapasitesini artıran ideal bir çözümdür.