Öncesi ve Sonrasıyla 3 Boyutlu Harikalar Diyarı!

Herkese merhaba,
Bu yazıda 3D printer, 3D yazıcı veya 3 boyutlu yazıcı olarak anılan, son dönemlerde hemen hemen hepimizin bir şekilde duyduğu, belki de deneyimlediği bu teknoloji harikalarının tarihçesi ve teknik olarak nasıl çalıştığından ziyade, biraz daha çalıştırmadan önce ve sonrasında nelere dikkat etmemiz gerektiğinden bahsedeceğim. Bahsedeyim mi? Bahsedeyim bence, çünkü bilmem kaç senedir verilen onlarca bedava, ücretsiz, beleş, para vermeden verilen eğitimler sonrasında bile haaaaaaaalaa travmatik isteklerle karşılaşabiliyoruz, biraz travma yaşamayalım diye dayanamayıp böyle bir işe kalkıştım, umarım kafalarda bir şeyler oturur.
 
Yazı biraz uzun, ama görsel falan var, puntolar büyük ondan uzun, bir de benden inanılmaz teknik ve mühendislik ağırlıklı bilgiler beklemeyin, zaten bilmiyorum. Bilmemekten utanmayın, çekinmeyin, ara sıra bilmiyorum deyin, rahatlatıyor. Başlamadan sayfanın aşağısına kadar göz gezdirerek inin, sonra buraya geri gelin, beklentilerinizi karşılayamacağını düşünüyorsanız lütfen bu sayfayı TerkıdIn! (terk ettiler)

Nasıl Çalışır? (Sokak Ağzıyla)

Çalışma prensibine çok teknik detaylarla değinmeyeceğim ancak genel olarak özetini bilmekte fayda var. Herşeyden önce baskısını almak istediğimiz modelin, 3 boyutlu datasına ihtiyacımız var. Yazının ilerleyen kısmında bahsedeceğim farklı 3 boyutlu modelleme programlarını kullanarak bu datayı elde edebiliyoruz, bu datayı da 3D yazıcının anlayacağı dile, yani STL (STereoLithography, 4 sene geçti benim dilim hala bunu söylemeye dönmüyor) formatına çevirmemiz gerekiyor.
 
Elde ettiğimiz bu datayı, 3D yazıcının kullandığı kendi programına aktararak, baskıya hazır bir hale getiriyoruz. Baskı al seçeneğini seçtiğimizde ise, sihir gerçekleşmeye başlıyor. Öncelikle 3D yazıcılarda baskı yapıldığı bir alan baskı yatağı, içerisinde filamenti çekerek eriten ısı sitemi olan ve sağ ve sol hareket eden bir adet fanlı kafa, ve plastik malzemeyi yatağa püskürten bir adet nozzle (ağızlık) ile baskı alabiliyoruz. 3D yazıcıların modellerine göre arkasına, sağına veya soluna takılan filament (ABS veya PLA bazlı plastik çubuk gibi olan) dişliler ile makinenin kafasına itiliyor, burada belirli bir sıcaklıkta eritilerek, yatağa püskürtülüyor. Aynen pastaya kremayla isim yazıp, şekil çizmek gibi. Bu işlem yapılırken, eriyen plastiği dondurarak tekrar katı hale getirmek için de kafada bulunan fanlardan yardım alıyoruz. Böylelikle donma süresini ayarlayabiliyor ve çözünürlüğü yükseltip, azaltabiliyoruz. Bu işlemlerin teknik bilgilendirmeleri için lütfen Google’da “3D yazıcı nasıl çalışır?” gibi aratmalar yapın.

Şu olayın daha teknolojik halinden bahsediyorum.

Gelelim baskı süreçlerine. Ben bu olayın biraz bisiklete binmek gibi olduğunu düşünüyorum. Bir noktadan sonra makinenin neyi basıp neyi basamayacağını içgüdüsel olarak anlayabiliyorsunuz. Bu da makineyi ne kadar iyi tanıdığınız ile doğru orantılı.

Baskı öncesi bilinmesi gerekenler

Yazının başlarında 3 boyutlu modelleme programlarından bahsetmiştim, şimdi bunları biraz açma zamanı. Piyasada onlarca farklı 3 boyutlu modelleme programları mevcut, her biri birbirinin rakibi olarak farklı sektörlerde veya alanlarda rekabet içerisinde. Ben biraz daha kendi tecrübelerimden yararlanarak bu kısmı açıklamaya çalışacağım. Günümüzde “maker” DIY (do it yourself) yani kendin yap kültürünün gelişmesiyle birlikte, modelleme programları da farklı yaşlar ve farklı tecrübelere yönelik gelişmeye başladı. Hadi biraz bunları tanıyalım:

1- Tinkercad: Tasarımcıların, makerların, öğretmenlerin ve öğrencilerin çeşitli oyuncak, minecraft modelleri ve hatta basit takılar tasarlayabileceği bir program. Arayüzü oldukça basit. Anlaşılır açıklamalı videolar ile, 4 yaşındaki çocukların kullanabildiği bir programdan bahsediyorum. Basit geometrik şekilleri birbirine ekleyip, çıkararak birbirinden farklı onlarca model yaratabilirsiniz. 3 Boyutlu modelleme dünyasına ilk adımı atmak için yapılmış oldukça yararlı ve 3 boyutlu yazıcılarla entegre çalışabilen bir program, kendisine buradan ulaşabilirsiniz.

Tinkercad

2- Rhinoceros: Endüstri Ürünleri Tasarımı, İç Mimarlık bölümlerinde okuyan öğrencilerin ağırlıkla kullandığı, takı tasarımcıları, iç mimarlar ve mimarların da kullandığı nurbs tabanlı bir programdır. Tinkercad’e oranla çok daha fazla komut ve seçenek içeren, arayüzü süpersonik kolay olmasa da, oldukça basit bir programdır. (Öğrendikten sonra ne basit değil ki?) Bu program ile yüzey modelleme veya katı modelleme yapabilirsiniz. (Teknik detaylara girmeden devam ediyorum) Katı modelleme programlarının (Solidworks, Fusion 360 vb.) aksine bu programda modellenen ürünleri her zaman 3D baskı için uygunluk göstermeyebilir. Nerden mi biliyorum? Bitirme projemde öyle bir batırdım ki, WOHOHOHOHOHOOO. Dolayısıyla bu programı kullanırken basit bir komutlar ile baskıya uygun olup olmadığını kontrol edebilir, boşuna filament ve zaman israfından da kaçınabilirsiniz. Aşağıda 1–2 basit görsel ile anlatmaya çalışıyorum.

Rhinoceros (Mac) arayüzü. Burada bulunan 2 adet küp var, bunlardan biri hatalı bir model, dolayısıyla printer baskısında hata çıkarabilir, seri üretim konusunu açmıyorum bile, vururlar.
Programda modelimizi seçip, yukarıda bulunan “Analyze > Edge Tools > Show Edges” dediğimizde, bize solid (katı) olmayan, yüzeyleri birbiriyle birleşmeyen kenar varsa eğer, bunu gösteriyor.
Sol yukarıda açılan pencerede gördüğünüz gibi, birbiri ile birleşmemiş, örtüşmemiş çıplak köşeleri gösteriyor.
Hatamız da burada, gördüğünüz gibi üst ve ön yüzeyler arasında bir boşluk var. Bu çok basit bir model, ama kompleks modellerde özellikle sabahlamacalı çalışmalarda gözler yanmaya başladığında bu komut çok işinize yarayacaktır.
Bu da hatasız kul. Yukarıda Analyze’dan aynı işlemi yaptığımızda bizlere herhangi bir şekilde çatlak patlak yusyuvarlak yüzey göstermiyor. Nice work!
“Yazıyı burada bitirip bölüm bölüm yayınlamayı planlıyordum ama şu anda gerçekleşmesi gereken buluşma 2 saat ertelendi ve bu 2 saatte ne yapacağımı bilmiyorum, ondan devam edeyim, sıkıldıysanız beni bırakın siz kaçın.”

3- Solidworks: Yukarıda bahsettiğim gibi katı modellemesi oldukça güçlü, sanayide tüketici elektroniği sektörü vb. seri üretilen ürünler için kullanılan, hata yapma olasılığını neredeyse yok eden bir modelleme programdır. Bu programda siz üstün performanslı hatalar göstermedikçe, baskıya veya üretime uygun olmayan modeller yapmanız pek mümkün değil. (Gereksiz bilgi: kendisi en son çok pahalıydı)

4- ZBrush ve Mudbox: Bu programlar benim bilmediğim sular, çok yüzeysel olarak birşeyler zırvalayıp geçicem, yanlış bilgilendirmek istemem. Uzun lafın kısası ikisi de karakter modelleme programı. (WOW such information, much experience) Öğrenciyken ZBrush indirmiştim, arayüzü boeing 787 cockpiti gibi gelmişti, bir süre küre model ile birbirimize bakıp sonra programı sildim. Mudbox Autodesk’in, arayüzü nispeten daha basit geldiğinden, küreyle kendimi modelleyebilmiştim ve sonrasında ne oldu bilin bakalım? sildim. Bu konuyla ilgili benim beceriksizliklerim sizi etkilemesin, her iki program da oldukça başarılı, özellikle karakter tasarımı ile ilgilenenlere şiddetle tavsiye ederim.

3 Boyutlu Yazıcıların Kendi Programları

Bu taraftaki programlar kullanılan 3D yazıcılara göre farklılık göstermekte. Tükkanda Zaxe X-1 olduğu için dolayısı ile kendi arayüzü olan Zaxe Desktop’ı kullanıyorum. Örneğin Ultimaker kullanıyor olsaydım Cura, Zortrax kullansaydım, Z-Suite ile seviyeli bir ilişkimiz olacaktı. 
 
Bu programlar genellikle cihaz özellikleri doğrultusunda, kullanıcılara çok da oyun alanı vermeden, basit olarak slice alabileceğiniz (modeli dilimleyip baskı ön izlemesini almak), baskı süresini, kullanılan filament miktarını, baskı çözünürlüğünü ve varsa modelde hataları görebiliyoruz.
 
Bahsettiklerim dışında ayrıca hatalı modelleri analiz ve tamir ederek, sağını solunu hızlıca kesip biçmek adına kullandığım Meshmixer adlı bir program da mevcut, bunu da şiddetle tavsiye ederim.

Meshmixer’den ekran görüntüsü. Örnekteki gibi modellerinizi kesip biçebilir, sonrasında arkadaşlarınızı Barbie bebeklerine falan giydirebilirsiniz. Yaniiii tabiiiii öyle birşey yapmadım da, belki siz yaparsınız.
“Artık modellerimizi slice edip, ne kadar sürede kaç gram filament harcayacaklarını gördükten sonra, fırına verebiliriz!”

Dikkat Çok Sıcak!

Yani o kadar da değil. Ama zamanında elimi kolumu yakmadım desem yalan olur. Yanma meselesine gelmeden önce kontrol etmemiz gereken bazı şeyler var. 
 
Yazıcılar sonuç olarak elektronik birer makine, e bu da yanında bazı kaprisler getirebiliyor. Sıkıntısız baskı süreçleri yaşamak için yapılması gerekenleri aşağıda sıralıyorum:
(Gözden kaçırdığım bir konu varsa lütfen dürtün!)

1- Yatak kalibrasyonu yapılmış mı?
Daha önce bahsettiğim baskı yatağı ile nozzle arasında bir miktar boşluk var, modeli yataktan alırken hunharca davranışlar sonucunda bu boşluk genişleyebiliyor, veya daralabiliyor. Nozzle ile yatak arasına A4 kağıt parçası sokarak, ileri geri hareket ettirdiğinizde ne çok sıkışmadan ne de çok boşluk olmayacak şekilde (kulak memesi kıvamı?) bu hareketi sürdürebilmesi gerekiyor. Sıkışma varsa veya çok büyük bir boşluk varsa, yatak ayarını tekrar yapmalısınız, aksi taktirde baskı bittiğinde modeliniz pişmaniyeye dönmüş olabilir.

2- Takılı olan filament rahat olarak nozzle’a gidiyor mu?
Bazen filament kartuşları kendi içerisinde dolanabiliyor, yazıcı filamenti kafaya doğru çekemediği için haliyle püskürtemiyor, ancak püskürtüyormuşcasına da çalışmaya devam ediyor. Bakın arkadaşlar bu bir hüsrandır! Sonra bir geliyorsunuz makinenin başına, siz şok! Sanıyorsunuz ki nozzle tıkandı.

3- Nozzle tıkandı! Nozzle tıkanıyo abi! Nozzle tıkanmış :(
Bunlar bir ara çok modaydı, özellikle 3D yazıcının ilk trend olmaya başladığı zamanlar. E tabi teknoloji gelişti, biz büyüdük ve kirlendi dünya falan derken nozzle tıkanmalarını duymaz olduk. Arada özletir gibi oluyor kendini, çıkarıp temizliyorsun, geçiyor, öyle çok korkulacak bir olayı yok yani. Peki nozzle tıkanmasını nasıl anlarım? veya ne yapmam gerekir? Öncelikle biraz bakım göstermek gerek, ara sıra ucunu temizlemekte fayda var. Bir de makine baskıya başladıktan sonra 2 dakika başında durun, biraz iltifat edin, ona hikayeler anlatın, tamam başlar bu diyip çekip gitmeyin. Tamam hepimiz dünyanın daha iyi bir yer olması için var gücümüzle çalışıyoruz evet maillere falan dönemiyoruz ama, 2 dakika, lütfen.

“15 dakika ihtiyaç molası, konu aldı başını gitti.”

Oh, Mis gibi!
Geldik son adıma. Önceki adımlarda belirttiğim adımları uyguladığımız taktirde, sorunsuz bir şekilde modelimizin oluşması gerekiyor. He sorun varsa, beze ihtiyacımız olabilir, veya bir kapatıp açın, o şeolur.
 
Model basımı bittikten sonra bir süre soğuması gerekiyor. PLA baskılarda sıcakken sağını solunu elleyip, çekiştirince model yamulabiliyor, uyarayım. ABS baskılarda nispeten bu olayla daha az karşılaşıyoruz. Ama, benim zamanım yok, maker space aldı başını gitti spor salonuna döndü printerın başında bekleyenler ohooğoo gibi bir durum var diyelim, o zaman bir miktar su alıp, yatağa dökerek modelin kendini yataktan ayırmasını sağlayabilirsiniz.

(Hemen Hemen) Her başarılı baskının arkasında bir destek vardır!
Çıkardığımız modeller bazen destekli olabiliyor. Destek ne? nerden çıktı şimdi bu? Burada mı bahsedilir bu?! Evet, çünkü unuttum. Unutuyorum, öyleyse varım. 
 
Destek (Support) dediğimiz olay, muhtemelen 50 derecenin üzerine çıkamasına gerek kalmadan, (Serhat Ozpercin belki bu konuda bilgilendirir) baskıda havada kalan kısımlar ile baskı yatağı arasında atılan ööööeeylesine bir baskıdır. Bazı noktalarda destek malzemeleri modelin ulaşması veya koparması zor yerlerinde kaldığından, model üzerinde, veya daha önceden de bahsettiğim gibi Meshmixer üzerinden biraz oynama yaparak destek noktalarının yerlerini değiştirebilir, böylece daha rahat koparma imkanına sahip olabiliriz. Bunu yapmak için makine ile cicim aylarını bitirmiş, ilişkinizde yeni heyecanlar aradığınız zamanı kollayabilirsiniz. ( Yazar burada bu işlemi yapmak için biraz zaman geçmesi ve tecrübe kazanmanız gerektiğinden bahsediyor, bahsedemedi)

Zaxe Discover ekran görüntüsü. Burada olan kırmızı alanlar destek malzemesini gösteriyor. Mavi ise modelin kendisi. Sağ yukarıya baktığınızda baskı zamanı, kullanılacak malzeme miktarı ve malzeme cinsini görebilirsiniz.
“Sanıyorsunuz ki bitti, yüğooo”

Biraz Parıltı?
Bazı noktada modellerde katmanlar çok belli olabiliyor, böyle izohips gibi görüntüler ortaya çıkıyor. Bu da bizi üzebiliyor. 50 mikron (yüksek çözünürlük) ile baskı alıp daha az katman izi oluşmasını sağlayabilirsiniz, ama 50 mikronda 2 saatlik basım süresi olan model oluyor sana 5 saat. Hayat kısa kuşlar uçuyor. 
 
Birileri akıl etmiş buna da çözüm (çözümümsü) bulmuş. Çözüm, aseton banyosu!
 
Belki duyanınız vardır, duymayanlar için bahsedeyim, bildiğimiz aseton ile, ısıtarak veya soğuk buhar banyosuna sokuyoruz, baskı biraz eriyerek katman arasındaki boşlukları yok oluyor ve ortaya parlak, hemen hemen pürüzsüz bir yüzey çıkıyor. 
 
Buhar banyosu dediysem öyle inanılmaz prodüksiyon gerektiren birşey değil. Bununla ilgili videoyu buradan izleyebilirsiniz veya bizim yöntemi okuyarak devam edebilirsiniz.
 
İşlemi madde madde yazıyorum:
 
1- Modelin içerisine girebileceği bir kaba ihtiyacımız var, kapağı olursa daha iyi, yoksa üzerine birşeyler koyabilirsiniz. 
 
2- Model ile kabı birbirinden ayıracak bir yükselti veya alüminyum folyo gerek. Buhar modeli erittiğinden, kaba yapışabiliyor.
 
3- Aseton. Asetonu kabın içerisine bir miktar döküyoruz, bunun için bir ölçü veremiyorum, modelin boyutuna göre değişecektir, kendiniz deneyerek bulabilirsiniz. Burada önemli olan nokta mümkün olduğunca asetonu modele değmemesini sağlamanız. 
 
4- Isı, kabı eritmeyecek bir sıcaklıktan bahsediyorum. Çok bilimsel biri olduğum için bunu da net olarak söyleyemiyorum. Atölyedekilerden biri 3D yazıcıların yatak ön ısıtma modunu kullanarak bunu yapıyordu, mantıklı. Yazıcıyı ocağa çevirip, ön ısıtmaya alarak, kabı üzerine koyuyoruz ve bekliyoruz.

Soldaki ham model, fırından nasıl çıktıysa o. Sağdaki aseton buharıyla farklı lezzetler aranmış hali. Fazlası için lütfen tıklayınız! mertkutukoglu.com (hihihihihi evet reklam)

Tavsiyem bir iki hatalı model üzerinde deneme yaparak model boyutuna göre optimum süreyi bulmanız. Böyle modellerin altına falan post-itlerle küçük küçük notlar yazınca inanılmaz önemli şeyler yapıyormuş gibi havalara falan girebiliyorsunuz. Küçük modellerde 5–10 dakika arası, büyük modellerde ise 45–75 dakika arası güzel sonuçlar elde edebilirsiniz.

Geldik yazının sonuna. Sonunda başlayıp, iyi kötü bir şekilde bitirebildiğim için keyifli hissediyorum. Umarım bunları okurken canınızı sıkmamış, işinize yarayabilecek bilgi paylaşımı yapabilmişimdir. Kafanıza takılan sorular olursa bana mail atabilirsiniz veya geçerken bizim oralara uğrayabilir örnek çıktıları inceleyebilirsiniz. 
 
 Bir sonraki yazıda görüşmek üzere!
 (GÖRÜŞEMEDİLER)