Üç boyutlu baskı

Üç boyutlu baskı 3 boyutlu olarak tasarlanmış sanal bir nesnenin polimer, kompozit, reçine gibi malzemelerden ısıl veya kimyasal işlemden geçirilerek üretilme işlemidir. Bu işlemi gerçekleştiren cihazlara ise üç boyutlu yazıcı adı verilir. Baskılar birçok türde hammaddenin kullanılması ile yapılabilir. Normal kullanıcı bazında en yaygın kullanımı olan hammadde PLA ve ABS adı verilen sert plastiklerdir. Değişik türlerde ve tekniklerde baskı yapabilen üç boyutlu yazıcılar vardır. En yaygın kullanıma sahip olan üç boyutlu yazıcıların çalışma prensibi bilgisayar ortamında hazırlanmış herhangi bir üç boyutlu bir nesnenin sanal olarak katmanlara bölünmesine ve her bir katmanının eritilen hammadde dökülerek üst üste gelecek şekilde basılmasına dayanır. Üç boyutlu baskı teknolojisi 1980'li yıllarda başlamıştır. Buna rağmen 2010 yılından sonra adı daha fazla duyulmaya başlanmış ve günümüzde çok daha yaygın bir şekilde kullanılır hale gelmiştir. Bunun nedenleri olarak medyada daha fazla yer almaya başlaması, birçok sayıdaki girişimci firmaların bu teknolojiye yatırım yapması, akademik çevrelerin ilgi göstermesi, teknolojinin birçok alanda getirdiği kolaylıklar ve avantajların yanı sıra üretim maliyetlerinin düşmesi gösterilebilir. İlk üç boyutlu yazıcı 1984 yılında Chuck Hull of 3D Systems firması tarafından üretilmiştir. Günümüzde ise birçok firma üç boyutlu yazıcı üretmeye ve satmaya başlamıştır. 2012 yılı itibarı ile üç boyutlu yazıcıların market hacmi 2,2 milyar dolara erişmiş ve 2011 yılına göre %29'luk bir artış göstermiştir. Üç boyutlu yazıcılar büyük oranda kendi parçalarını basabilir. Elektronik parçalar ve motorlar dışında neredeyse bütün mekanik parçalar 3D yazıcı tarafından basılabilir. İleride üç boyutlu yazıcıların kendisini tamamen basabilecek özelliklerde olması tahmin edilmektedir. Günümüzdeki geleneksel 3D yazıcıların büyük kısmı ilk düşük maliyetli yazıcılardan olan açık kaynak olan RepRap projesini baz almıştır. RepRap projesi açık kaynak 3D yazıcılarda devrim niteliği taşımaktadır ve günümüzde 3D yazıcıların yaygınlaşmasında büyük bir öneme sahiptir.
Genel ilkeler
3D Basılabilir Modeller
Üç boyutlu tasarımlar bilgisayar ortamında CAD (Bilgisayar Destekli Tasarım) programları ile tasarlanabilir. Ayrıca herhangi bir obje üç boyutlu tarayıcılar ile taranıp sanal ortama üç boyutlu tasarım olarak geçirilebilir. Üç boyutlu tarama işlemi gerçek bir objenin analiz edilmesi ve veri toplanması ile yapılır. Bu sayede üç boyutlu taranan herhangi bir objenin birebir kopyasını basmak mümkün hale gelmektedir. Bilgisayar ortamında 3d tasarım yapmak birçok bilgisayar kullanıcısı için zor ve deneyim gerektiren bir işlemdir. Bu nedenle birçok 3D yazıcı kullanıcısı başkalarının hazırladığı tasarımları bilgisayarına indirip kullanmaktadır. Shapeways, Thingiverse bu tasarımların bulunabileceği web sitelerinden bazılardır. Bu web siteleri üzerinde birçok baskıya hazır üç boyutlu tasarım ücretsiz olarak indirilebilir ve basılabilir.
Baskı İşlemi
Baskı işlemi bilgisayar ortamında başlayıp yazıcının baskıyı yapmasıyla tamamlanır. Bazı üç boyutlu yazıcılar bilgisayar bağlantısına gerek duymadan hafıza kartı üzerindeki tasarım dosyasını okuyarak baskı yapabilmektedir. Üç boyutlu tasarım dosyaları bilgisayar yazılımı aracılığı ile dilimleme işleminden geçirilir ve üç boyutlu olarak basılabilir dosya formuna dönüştürülür. Bu dosyalar STL dosya formatındadır. Üç boyutlu yazıcının baskı sırasında yapacağı bütün hareketler ve ne zaman hammaddeyi dökmeye başlayacağı bilgisi gibi bilgiler bu dosya içerisindedir. Yazıcının çözünürlüğü katmanın kalınlığına ve x-y eksenleri üzerindeki hareket hassaslığına bağlıdır. Genelde baskı kalınlığı 100 μm (250 DPI). Fakat bazı yazıcılar çok daha yüksek çözünürlükte baskı yapabilmektedir. 16 μm (1,600 DPI). Baskı süresi yazıcıya ve basılan tasarıma göre değişkelik göstermektedir.
Kullanım alanları
Endüstriyel Kullanım
Yüksek maliyetli ve yüksek kalitede sonuç veren yazıcılar kullanılır.
Tüketici kullanımı
Birçok model ve türde yazıcılar bulunmaktadır. Klasik masa üstü üç boyutlu yazıcıların üretim maliyetleri düşmektedir. Yeni gelişen teknolojier ve internet siteleri sayesinde artık sadece modeli indirip evinizde 3 boyutlu yazıcılara yazdırabilirsiniz.
Uzay araştırmalarında kullanımı
NASA uzayda 3d basım teknolojisini kullanarak besin üretimi yapmak için araştırma yapmaktadır. NASA ayrıca uluslararası uzay istasyonuna astronotlara yardımcı olması ve kabiliyetlerini artırmak için 3D yazıcı göndermiştir.