3D Yazıcı: Baskı İçin Tasarım Nasıl Olmalı?

Baskı için tasarım seçenekleri ve detaylarını bu yazımızda sizler için derledik.

Thingiverse ve benzeri siteler hazır ve ücretsiz 3D modeller sağlasa da, karmaşık geometrilere ihtiyaç duyulduğunda tasarımı sıfırdan yapma ihtiyacımız olabilir. Bu rehber size, FDM 3D yazıcılar için tasarım gerekliliklerinin temellerini ve modelleri nasıl daha iyi üretebileceğinin detaylarını aktarıcak.

Eriyik Yığma Modellemesi (Fused Deposition Modeling – FDM), hızlı ve düşük maliyetli prototipleme için tercih edilen uygun fiyatlı bir 3D baskı teknolojisidir. Bununla birlikte, diğer katmanlı üretim metodları gibi FDM’in de 3D yazdırılabilir bir parça üretimi konusunda bazı kısıtlamaları vardır.

Bir yandan karmaşık tasarıma sahip modeli tasarlamak ne kadar zor ise, öte yandan 3D yazdırılan bu parçanın diğer parçalar ile montajı sırasında uymaması senin için kabus olabilir.

Bir modelin FDM 3D yazıcıda üretilebilirliği kontrol edilmelidir. 3D yazıcı üreticileri ve 3D baskı yapan firmaların tecrübelerini senin için derledik.

Köprü Destekler

baskı için tasarım

Köprü Destekler, iki bağlantı noktası arasında oluşturulan, tasarıma bağlı olarak eklenen bir destek türüdür. Kısa mesafelerde kullanılması oldukça kullanışlı ve verimlidir fakat köprü uzunluğu arttıkça köprüyü oluşturan uzun katmanlar sarkmaya başlar, bu sebeple üst katmanların oluşturulmasına ve yapışmasına engel olur.

Filamentin dökülme esnasında iyi soğutulan bir düzenek ile köprü uzunlukları ortalama olarak 25mm kadar olabilir, fakat bu ortamın sıcaklığına, kullanılan 3D yazıcının ayarlarına ve operatöre bağlıdır.

Köprünün Uzunluğunu Azaltmak

Baskı sırasında köprünün tam olarak olmaması ya da sarkması durumunu engellemek için köprü uzunluğu azaltmak ilk tercihiniz olabilir. İlk katmanları sarkan bir köprünün ilerleyen katmanları erimiş olarak düşeceğinden sağlıklı bir destek ortamı sağlayamaz. En kolay çözüm köprünün uzunluğunu azaltmak gibi görünsede bu durum parçanın tasarımı ile doğrudan alakalı olabilir.

Köprü uzunluğu azaltıldığında, iki destek noktasının başka bir orta desteğe ihtiyacı kalmadan 3D yazıcı tarafından basılması daha kolay olacaktır.

Diğer Destek Yapılarını Kullanmak

Köprü desteğine ek olarak, destek yapıları köprü baskısı yapılırken köprüye bir nevi ayak görevi görür. Köprü ve tasarım basıldıktan sonra bu destek ve köprü yapıları kolaylıkla çıkarılabilir fakat çıkarılma kısımlarında hafif izler bırakabilir, bu durumda modeli zımparalamak ya da artıklarını temizlemek gerekebilir.

Delikler

baskı için tasarım

3D yazıcılarda, tasarlanan model ile 3D yazdırılan modelin deliklerinin ölçüleri ve çapı arasında her zaman bir farklılık olacaktır. Örnekle, yatay delikler hatasız bir şekilde yuvarlak olmazlar ve dikey delikler ise çoğu zaman istenenden daha küçük olurlar.

Yatay basılan bir delikte, yüzeyden iç kısma ve dış kısma sarklamların oluşması normal kabul edilir. Bu sebeple, modelin delik kısımları tam olarak istendiği gibi tam bir yuvarlak gibi çıkmayabilir.

Dikey bir deliğin istenenden daha küçük olmasının sebebi, nozülün deliğin yanındaki çevre çizgilerini üstünden geçip eritip, ezmesidir. Bu çizgiler istenenden daha geniş olursa, delik beklenenden daha dar olacaktır. Delik ne kadar küçük çaplı olursa baskı esnasında sorun yaratma olasılığı o kadar fazladır.

Deliğin Şeklini Değiştirmek

Tamamen dairsel bir delik tasarlamak yerine, 3D yazıcının kolayca basabileceği bir gözyaşı şeklinde delik seçmek baskının kalitesini oldukça iyi bir yönde etkileyecektir.

Gözyaşı şeklinde delik yatay deliklerde içeri sarkama için bir hata payı sağlar. Sarkma sınırları 45 dereceye kadar çıkmaktadır ve büyük delikleri yazdırılabilir kılar.

baskı için tasarım

Bu pratik çözüm özellikle deliğin görünümünün önemli olmadığı fonksiyonel ve prototip parçalarla iyi çalışır. Ancak, bu durumu yapabilecek bir durumda değilseniz yani tasarımı değiştirme ihtimaliniz yoksa, deliğin üst kısmına ince bir destek katmanı koymayı deneyebilirsiniz.

Delikleri Küçük Bastırıp Sonra Delmek

Modelin ve yazıcının en iyi ayarlarını bulduktan sonra hala sorun devam ediyorsa, modeldeki delikleri küçültüp baskı bittikten sonra, fiziksel bir müdahale ile deliği genişletebilirsiniz. Örneğin, el matkabı, matkap, havya.

Daha Geniş Bir Delik Tasarlamak

Başarılı bir delik baskısı almaka için deliğin çapı mutlaka 1mm’den büyük olması gerekir. Dikey deliklerde ise söz konusu çapların açısal azalmasını biliyorsanız kısacası deneme baskısından sonra ölçümleyip tasarımda buna göre deliğin çapını büyültüp, küçültebilirsiniz.

Destek Yapıları

baskı için tasarım

FDM 3D yazıcılar, katman katman yığıntı yaparak üretim yaparlar. Yani her katmanın kendinden önceki katman tarafından desteklendiği(yükseltildiği) anlamına gelir. Bununla birlikte, tasarım eğer 45 dereceden fazla bir çıkıntıya sahipse, başarılı bir baskı yapmak için mutlaka destek yapılarına ihtiyacınız olacaktır.

Bununla birlikte, eğer destek ayarlarınızı ilk sefer deniyorsanız başarız bir baskı ya da çıkmayan desteklere şahit olabilirsiniz. Bu konuyu aşmak için bir çok ayarı tek tek deneyip sizin için en iyi olanı seçmeniz gerekmektedir.

Tasarımı Yeniden Yapmak ve Destekleri Azaltmak

Modeli doğru konumlandırmak, baskı için oldukça önemli bir konudur. Aşağıdaki modelde görüldüğü gibi, dereceli bir şekilde modelin tekrar konumlandırılması kullanılacak destek miktarı ve zaman açısından oldukça iyi sonuçlar verecektir. Bu yüzden modelinizi tasarlarken böyle detaylara dikkat edip, destek kısmına az başvurmak önemlidir.

Ayrıca, var olan bir modelin konumlandırmasını değiştirmek için, Ultimaker Cura ve Meshmixer gibi programları kullanabilirsiniz. Meshmixerin otomatik çalışma düzlemi konumlandırma aracı sayesinden optimum ayarı sizin yerinize yapabilir.

baskı için tasarım

Destek Seçenekleri

Her hangi bir çözüm yolu bulamadıysanız ve destek kullanmanız gerekiyorsa, çıkarılması kolay yerlerde olan, desenleri çıkarılmaya yatkın olan destekler seçmeniz gerekir. Overhang threshold(çıkma eşiği), yoğunluk, desen gibi seçenekleri deneyerek değiştirmelisiniz.

Özel Destekler Tasarlamak

Bir çok CAD tasarım programı, tasarladığınız model için otomatik bir şekilde destek oluşturma aracına sahiptir. Fakat bazen tasarımdan kaynaklı sebeplerden dolayı bu araçlar başarılı olamaz. Bazen modeli tamamen kullanılmaz, bazende desteklerin çıkmasının kolay olmadığı yerlere koyulması sorununa sebep olabilir.

Tasarıma sonradan destek eklemek için, bizim de sıklıkla kullandığımız Meshmixer programını kullanabilirsiniz. Programı öğrendikten sonra ayarlarıda öğrenince, tasarıma bağlı olmayan destekler ve destek yapıları oluşturabilirsiniz. Ayrıca bu sayede dilimle programlarının oluşturduğu desteklere nazaran, zaman ve filament tasarrufu yapabilirsiniz.

baskı için tasarım

Sarkıntılar

Bazı basılan modellerde, çıkıntı köşeler ve kısımlar olur. Çoğu zaman çıkıntının sebebi 45 dereceyi geçen tasarım noktalarıdır. Bu dereceden fazla açıya sahip model kısımlarında mutlaka destek kullanılması gerekir.

Çıkıntılı Yapıları Azaltmak

Modeldeki çıkıntıları azaltmak, sarkıntıları ortadan kaldırmaya yardımcı olacaktır. Bu sarkıntılı kısımları referans alarak modeli değiştirmekte işleri kolaylaştırabilir ve baskıyı kusursuz bir hale getirebilir.

Çıkıntı Yerine Köprü Desteği

Çıkıntı bir tasarımı kullanmanız gerekiyorsa, dik destekler yerine köprüler kullanabilirsiniz. Dik desteklerin kullanılmasına alternatif olsada filament ve zaman kaybına yol açabilir. Hatta ayarları doğru olmayan bis baskıda baskı alanına modelin yüzeyindede hasarlar bırakabilir.

YHT Kuralı

YHT kuralı, basılmak istenen modelin, desteğe ihtiyacımı var mı? Basılabilir mi gibi soruları cevaplamak için kullanılan bir yöntemdir.

baskı için tasarım
YHT Kuralı
  1. Çıkıntılar destek gerektirecek kadar uzun olmadığından “Y” şeklinde herhangi bir şey yazdırılabilir. Örneğin dik üçgen şeklinde bir baskı, yeterince geniş ve sağlam bir tabana sahip olduğu sürece, sorunsuz bir şekilde basılabilir.
  2. “H” şekline benzer bir modelin yazdırılması büyük ölçüde köprünün uzunluğuna, filamente ve baskı ayarlarına bağlıdır.
  3. “T” şekli, herhangi bir destek olmadan çıkıntı yapan bölümlere sahiptir. Bu tasarıma benzeyen modeller, dağınık veya başarısız baskılara neden olur, bu gibi modellerde tasarım yüzeyini tekrar konumlandırmak tüm olayı değiştirebilir.

Dişli Yapılar

baskı için tasarım

Vidalar, civatalar, çarklar gibi, dişler de genellikle küçük ve ayrıntılı ise, basılması uğraştırıcı ve zordur..

Tepe ve Altları Yuvarlamak

Dişli tasarımlar yaparken keskin ve kesin kenarları azaltmak baskı kalitesini arttıracak ve baskıyı başarılı olarak devam etmesine yardım edecektir. Keskin kısımlar yerine yuvarlak tepe ve altlar kullanmalısınız.

Silindir Kafa Eklemek

Silindir kafa eklemek vidanın bir ucundan uzanan düz ve işlenmemiş bir uca sahiptir. Bu uç şaftın üzerindeki oluğu bulmak ve baskının tutunması için kullanışlıdır. Tasarımınızda böyle bir silindir kafa yoksa, dişli vidaları üretmek zor olabilir. Bu silindir kafa kısmını modele dahil etmek baskıyı kolaylaştıracaktır, ayrıca önerilen silindir yüksekliğinin en az 0.8mm uzunluğunda olması önerilir.

baskı için tasarım

Daha Küçük Dişler İçin Alternatifler

FDM 3D yazılar ile 1.6mm altındaki dişli parçaları üretmek zordur ve önerilmez. Daha küçük dişli gereken baskılar için farklı bir alternatife yönelmek gerekir, örneğin kalıp kullanmak. Kılavuz ve pafta kullanarak basılan modele diş açılabilir.

Fillet Kullanmak

baskı için tasarım

Fillet’ler 3D modelin köşelerini yumuşatmak için kullanılır. FDM 3D yazıcılar yığıntı bir şekilde üretim yaptığı için, bu yazıcılarda fillet kullanıp kullanmamak sonucu pek değiştirmeyebilir fakat bazı modellerde ve durumlarda fillet kullanmak kullanışlı olabilir.

Fillet yumuşatmasının kullanım gayesi kırılgan yapıları güçlendirmektir. İnce dikey bir yapının tabana iyi tutunması içi ilave destek olarak kullanılır ve kopma, kırılma ihtimalini düşürür.

Kabartma ve İçeri Oymak

baskı için tasarım

Kabartma ve içeri oyma metodu ile, modeline yazı, logo gibi farklı şeyler ekleyebilirsiniz. İki boyutlu bir nesne yüzeyden aşağıya veya yukarı kaldırılarak bu görüntü elde edilebilir. Filament kalınlığı, metin boyutu makine ayarları bu konularda oldukça öne çıkan ayarlardır. Küçük fontlar ve nesneler olmadığı sürece FDM makineler ile bu tür baskıları sorunsuz bir şekilde yapabilirsiniz.

Doğru Ölçümler Yapmak

Kabartma veya içeri oyma tekniği ile yapılacak olan metin işlemleri, metnin genişliği ve derinliği ile doğrudan bağlantılıdır ve bu ölçüler en az 1 mm olmalıdır, daha düşük ölçülerde metinlerin basılması veya gözükmesi sorunlu olabilir.

Metin Fontunu Doğru Seçmek

Büyük ve basit fontlar seçmek küçük ve karışık yazı fontlarına nazaran daha yüksek başarı oranına sahiptir ve kusursuz bir baskı deneyimi yaşatabilir.

Filament Seçimi

Modeli tasarlarken kullanacağınız filamentin özelliklerini bilmek, tasarımda nasıl bir yol izleyeceğinize yardımcı olabilir. Baskıyı ABS filament ile almak PLA ve PETG filamentlere göre oldukça zor olacaktır. ABS filamentler baskı sıcaklığının yüksekliği sebebi ile bükülmeye müsaittir.

baskı için tasarım

ABS Filament için Baskı Alanını Genişletmek

ABS filament ile baskı alırken kalkma ve kıvrılma gibi sorunları çözmek için baskı tabanının alanını genişletmek çoğu zaman problemi çözecektir.

Küçük Ayrıntınlar ve Esnek Filamentler

Esnek filamentler, yapıları gereği ayrıntılı ve küçük boyutlardaki tasarımlarda iyi sonuç vermezler. Böyle modellerde tasarımı ya da filamenti değiştirmeniz gerekebilir.

Bu konuların yanında kullandığınız filamenti tanımak için mutlaka sıcaklık kulesi gibi modeller ile sıcaklık testlerini yapmalısınız.

İlk Katmanın Geniş Olması

Nozzle, katmanlarda geçiş yaparken sıcak yüzeyi ile filamenti ezdiği için ilk katmanların geniş olması normal karşılanır. Fakat bu genişlik olması gerekenden fazla ise mutlaka katman sorunlarını gidermek gerekir.

baskı için tasarım

Raft Kullanmak

Raft ile baskı almak çoğu zaman uğraştırıcı ve zaman kaybı olarak görünsede, basılan modelin ilk katmanında olan yaygınlığı engellemek için oldukça kullanışlı bir seçenektir. Sıcaktan ve nozzleden kaynaklı yaygınlığı raft kendi üzerinde toplar ve, üstüne gelen modelin katmanlarında hataları engeller.

baskı için tasarım

Pah ve Fillet Kullanmak

Kalkma ve yapışmama sorunları genelde köşelerden başlayarak basılan modelin tamamına yayılır. Bu sorunu en aza indirmek için modelin koşelerini “pah”lamak ya da “fillet” eklemek yardımcı olabilir

Bu klasik sorunu önlemek için tasarımının alt kenarlarına bir pah (chamfer) veya fillet ekleyebilirsin. Bu, etkiyi en aza indirir ve malzemenin modelin sınırlarının dışına taşmasını önler.

baskı için tasarım

Karmaşık ve Büyük Modeller

Büyük modeller, bazen baskı tablasına sığmayabilir. Karışık tasarımlar ise zor destek yapıları gerektirebilir.

baskı için tasarım

Modelini Parçalara Bölmek

Karmaşık ve büyük modelleri basmanın en mantıklı ve sağlıklı yolu, modeli birden fazla parçaya bölmektir. Ayrıca büyük model baskılarından yarıda kesilme, hata olması gibi durumlardada bu yöntem oldukça kullanışlıdır.

Boşluklar

Bir sisteme ya da dişlilere yerleştirilmesi gereken mekanik parçalar basmak istiyorsanız, öncelikle parçalar arasındaki ölçülere, hata paylarına dikkat etmelisiniz. FDM 3D yazıcılar %100 hassas değildirler bu sebeple parçaların beklenmedik ölçülerde çıkması olasıdır, bu hassasiyeti arttırmak için mutlaka sürekli ve sağlıklı kalibrasyonlar yapılmalıdır.

baskı için tasarım

Geçiş Bölgelerinin Boşluğunu Arttırmak

İç içe geçecek bölümlerin ölçülen değerden biraz daha fazla bir şekilde tasarlamak olası sorunları çözebilir. Doğru mesafeler ve ölçüleri bulmak için deneme baskıları yapmak ve bunun sonucunda ölçüleri güncellemektir.

Detay Seviyesi

Karmaşık ayrıntı ve inceliklere sahip bir tasarım ile uğraşırken, kullandığınız 3D yazıcının desteklediği minimum boyutları ve ölçekleri bilmeniz önemlidir.

baskı için tasarım

Makinenin Desteklediği Ölçekleri Bilmek

Kullandığınız 3D yazıcının çözünürlüğünü bilmek tasarımlarınızı ve baskılarınız doğrudan etkiler. Baskıdan önce, tasarım esnasında en yüksek verimi elde etmek için mutlaka X-Y-Z(katman yüksekliği) çözünürlüklerini bilmelisiniz.

Örneğin, yazıcınız desteklediği en düşük katman yükseliği 0.2 mm ise, Z ekseninde 0.2 mm’den düşük ölçüleri kullanmanız düzgün sonuçlar vermez. Tasarıma geçmeden önce makinenizin özelliklerini tanımak oldukça önemlidir.

Duvar Kalınlığı

Modellerinizde ne yaptıysanız düzgün baskılar alamıyorsanız, belki de sebebi çok ince bir duvar kalınlığı kullanmanız olabilir. Kullandığımız yazıcılar belirli bir ölçüye kadar ince duvarlar örebilir.

baskı için tasarım

Kalınlık Eklemek

Duvar kalınlıkları mutlaka tasarım esnasında yapılmalı ve dilimle programına bırakılmamalıdır. Bazı modellerde dilimle programı ile duvar kalınlıkları değişebilse de, bazı modeller bu değişime uyumlu olmayabilir.

Duvar kalınlığı, nozzle genişliğinin en az iki katı olmalıdır. Örneğin, yaygın olarak kullanılan 0.4 mm nozzle çapına sahip bir 3d yazıcının basacağı modelin duvar kalınlığı en 0.8 mm olmalıdır.

Kiriş(ribs)-Destek Eklemek

Kalınlığı arttırmanın yetmediği ya da yapılamadığı durumlarda, güçsüz ve ince olan duvarlara kiriş ekleyebilirsiniz. Kiriş desteği, basılan duvara yapılan basıncı dağıtır ve duvarı güçlendirir.

baskı için tasarım

Kiriş eklerken dikkat edilmesi gereken husus, eklenen kirişin duvar kalınlığı toleransına uygun olmasıdır. Önerilen en az kiriş kalınlığı 1.5 mm dir.

Deliksiz Tasarım (Manifold)

Tasarladığınız model, kapalı bir biçimde ise zaten manifold’dur. Yani yekpare deliksiz bir yapıya sahiptir. Bu sebeple manifold olmayan tasarımlar, tasarım programlarında kusursuz gibi görünebilir fakat 3D yazıcılar tarafından gözüken o delikler başarılı bir şekilde basılmaz.

baskı için tasarım

Bu yüzden, 3D tasarımın yapısının kenarları, köşeleri ve geride kalan yüzeyleri bir bütün ve deliksiz olduğundan emin olmalısınız. Yaptığınız tasarımın yazdırılabilir olması için mutlaka deliksiz olması gerekir.

Manifold olmayan bir tasarımı manifold yapmanın yani tamir etmenin en kolay yolu, sıfırdan tasarlamaktansa, Meshmixer, Netfabb, Meshlab gibi programlarla düzeltmektir.

Baskı Yönü

FDM 3D yazıcıların çalışma prensibi gereği, yığıntı modeli kullanılınır, kısacası katmanlat üst üste yığılarak model basılmış olur. Basılacak parçaların yerleştirme yönü, sağlamlık ve görsel açıdan oldukça önemli bir etmendir.

baskı için tasarım

Katmanlı bir şekilde üretilen modeller fiziksel olarak katmanlarına göre dik durumdayken dayanıklı fakat paralel yönde iken zayıftır. Örneğin, L şeklinde bir model yazdırmak istiyorsanız, modelin tablaya yatay olarak yatırılıp basıldığından emin olun. Kısacası katmanlar ne kadar uzun bir çevreye sahipse o kadar dayanıklı baskılar olur.

Katmanlar halinde üretilen nesneler doğal olarak katmanlarına göre dik konumdayken güçlü, ancak paralel yönde iken zayıftır. Örneğin, bükülmeye maruz kalacak bir çubuk yazdırmak istiyorsan, baskı alanına karşı düz şekilde yazdırdığından emin ol. Bu şekilde, katmanların parçanın uzunluğunu taşımasını sağlayabilirsin.

Baskı Yönünü Değiştirmek

Tasarımı yaparken modelin nasıl bir baskıya maruz kalacağınız ve hangi yönlerde olacağını önceden bilmek bir çok sorunu oluşturmadan çözer. Bu sayede baskı yönünü önceden bilerek optimize etmek iyi olacaktır.