Üç boyutlu yazıcıda çoklu filaman kullanımı için alternatif malzeme değiştirici tasarımı

Abstract

Günümüzde yaygınlaşan katmanlı malzeme yığma esasına dayalı filaman kullanan üç boyutlu yazıcılar tasarım doğrulamada, üretilecek parçanın fonksiyonelliğinin test edilmesinde, anatomik model üretiminde, aparat ve fikstür imalatı gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Katmanlı üretimin doğasından gelen tasarım esnekliği sayesinde kullanıcılar talaşlı imalat, döküm gibi geleneksel yöntemlerle üretilemeyecek tasarımları üretebilir hale gelmelerine rağmen üretilen bu çıktıların baskı sonrasında sökülemeyecek kadar dar alanda bulunan destek yapılarının olması, çıktıların yüzey işlemi gerektirmesi, tasarımın belirli bölgelerinin farklı renkte/dokuda olması gerekliliği, birlikte çalışan birden çok parçanın tek seferde fonksiyonel şekilde üretilebilmesi gibi istekler aynı anda birden çok tür ve renkteki malzeme ile üretim yapma talebini doğurdu. Bu çalışmada, bahsi geçen talebi karşılayacak malzeme değiştirebilen bir mekanizmanın sistematik konstrüksiyon açısından bağımsız çift kafa, tek kafa çift nozül, kafa değiştirici gibi diğer kullanılan yöntemlere kıyasla değerlendirmesini ve tasarımının yapılmasını kapsamaktadır. Karşılaştırma, her bir ekstrüzyon sisteminin kütle, kalibrasyon, kinematik uyumluluğu, takılabilen malzeme kapasitesi olmak üzere dört adet irdeleme kalemi açısından birbirine göre olan avantaj ve dezavantajlarının kantitatif veriye dönüştürülerek bir karar verme matrisinde tanımlanan etki katsayılarına göre skorlanması yöntemiyle yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre çoklu malzeme değiştiren bir mekanizma kullanılması en faydalı çözüm olarak bulunmuş ve bu doğrultuda gidilerek üzerine aynı anda beş adet malzeme takılabilen ve bunları kam profiline sahip iticiler sayesinde devreye alan bir prototip ile malzeme değiştirici bir motor kullanmadan malzemeleri baskı kafasındaki özel bir aparatın devreye aldığı ikinci bir prototip tasarlanarak çoklu malzeme değiştirici alternatifleri geliştirilmiştir.