3D baskı şu şekilde de bilinir eklemeli üretimve eklemeli imalat, geleneksel eksiltici imalata karşı önerilen bir kavramdır. Eksiltici imalatın, parça üretmek için hammaddeleri kesme ve sinterleme süreci olduğunu, toz metalürjisi ve kesme işlemlerinin eksiltici imalatın bir parçası olduğunu biliyoruz. Peki, buna karşılık gelen eklemeli üretim teknolojisi ne anlama geliyor? Ve eklemeli üretimde hangi teknolojiler kullanılır? Bu makale 3D baskıda hangi teknolojinin kullanıldığını tartışacaktır?
3D Baskı Prensibi
3D baskıda hangi teknolojinin kullanıldığı sorusuna cevap vermeden önce 3D baskının prensiplerini anlamak gerekir. 3D baskı, dijital model dosyalarını, toz metal veya plastik gibi yapıştırılabilir malzemeler kullanarak katman katman yazdırarak nesneleri inşa etmek için temel olarak kullanan bir teknolojidir.
3D baskı genellikle dijital teknoloji malzeme yazıcıları kullanılarak elde edilir. Genellikle kalıp yapımı ve endüstriyel tasarımda model yapmak için kullanılır ve daha sonra yavaş yavaş bazı ürünlerin doğrudan üretimi için kullanılır ve bu teknoloji kullanılarak parçalar basılmıştır.
Geleneksel baskı teknolojileri ve üretim süreçleriyle karşılaştırıldığında, 3D baskının çeşitli özellikleri vardır. İlk olarak, baskı tek bir geçişte yapılır, tekrarlanan kesme ve taşlama ihtiyacını ortadan kaldırır, ürün üretim sürecini basitleştirir ve üretimi kısaltır
Bu da üretim sürecini basitleştirmekte ve üretim döngüsünü kısaltmaktadır. İkinci olarak, özellikle seri üretim açısından daha düşük maliyet, geleneksel üretime kıyasla önemli bir maliyet avantajıdır. Son olarak, daha yüksek derecede ürün karmaşıklığı.
3D Baskı Teknolojileri
FDM
Kaynaşmış biriktirme modellemesi (FDM), çeşitli sıcak erimiş filament malzemelerin (balmumu, ABS ve naylon vb.) ısıtılması ve eritilerek şekillendirilmesi yöntemidir ve bir tür 3D baskı teknolojisidir. FDM süreci, PLC kontrolü altında katman katman istiflenen termoplastik malzemelerin sıcak eriyik, yapıştırma özelliklerini kullanır. Yaygın temel malzemeler arasında termoplastik malzemeler, ötektik sistem metalleri, yenilebilir malzemeler vb. bulunur.
EBF
Elektron ışını serbest şekillendirme (EBF), eksen dışı metal teller kullanarak parçalar oluşturmak için ısı kaynağı olarak elektron ışını kullanan bir süreçtir. Bu eklemeli üretim süreci ile yapılan ağa yakın şekillendirilmiş parçalar, daha sonra bir indirgeme işlemi kullanılarak son işlem gerektirir.
EBF teknolojisi alüminyum, nikel, titanyum veya paslanmaz çelik gibi metalleri doğrudan şekillendirebilir ve iki malzemeyi karıştırmak veya birini diğerinin içine gömmek mümkündür. Bu teknoloji neredeyse tüm alaşımlı metal malzemeler için uygundur.
DMLS
Doğrudan metal lazer sinterleme, enjeksiyon kalıplı parçalar için kalıpları seri üretmek ve metal ürünler imal etmek için kullanılan bir işlemdir, ancak ekstrüzyon veya şişirme kalıplama ve diğer plastik işleme gibi teknolojilerde de kullanılabilir. DMLS hemen hemen her alaşımın 3D baskısı için uygundur.
Elektron Işını Eritme (EBM), son yıllarda ortaya çıkan gelişmiş bir metal katkılı üretim teknolojisidir. Prensip, parçanın 3D katı model verilerini EBM ekipmanına aktarmak, ardından EBM ekipmanının çalışma odasına ince bir ince metal tozu tabakası yerleştirmektir. Yüksek enerjili elektron ışınının saptırılması ve odaklanmasıyla odak noktasında üretilen yüksek enerji yoğunluğu, metal tozu katmanının taranarak küçük lokalize alanlarda yüksek sıcaklıklar üretmesine neden olarak metal parçacıklarının erimesine neden olur ve elektron ışınının sürekli taranması, küçük metal havuzlarının kaynaşmasına ve katılaşmasına neden olarak doğrusal ve yönlü metal katmanlar oluşturmak için birleşir.
Seçici lazer eritme, metal malzemelerin eklemeli üretiminde kullanılan ana teknolojilerden biridir. Enerji kaynağı olarak bir lazer kullanır ve 3D CAD kesim modelindeki yol planlamasına göre metal tozu yatağını katman katman tarar. Taranan metal tozu, metalurjik bir bağlanma etkisi elde etmek için eritilir ve katılaştırılır, böylece model tarafından tasarlanan metal parça elde edilir. Esas olarak titanyum, kobalt-krom, paslanmaz çelik, alüminyum vb. üzerine 3D baskı için uygundur.
SLS
Seçici lazer sinterleme olarak da bilinen SLS süreci, 1989 yılında ABD Austin'deki Texas Üniversitesi'nde C.R. Dechard tarafından geliştirilmiştir. Toz malzeme, şekillendirilen parçanın üst yüzeyine yayılır ve düz bir şekilde kazınır; yeni serilen yeni katmanın üzerindeki parça kesitini taramak için yüksek yoğunluklu bir CO2 lazer kullanılır; toz malzeme, aşağıdaki şekillendirilen parçaya bağlanan parçanın bir kesitini elde etmek için yüksek yoğunluklu lazer ışığı altında birlikte sinterlenir; kesitin bir katmanı sinterlendiğinde, yeni bir toz malzeme katmanı serilir ve kesitin bir sonraki katmanı seçici olarak sinterlenir.
Yukarıda 3D baskıda kullanılan bazı teknolojileri tanımladık. Son yıllarda, 3D baskı teknolojisi birçok alanda güçlü uygulama avantajları göstermiştir ve 3D baskı teknolojisine dayalı birçok hassas parça ve ürün, endüstriyel gelişimi ve yeniliği teşvik etmede olumlu bir etkiye sahip olmuştur.
Tamamlayıcı teknolojilerin gelişmesiyle birlikte, gelecekte daha fazla baskı malzemesi mevcut olacak ve 3D baskı, baskı ekipmanlarının maliyetini azaltacak ve baskı işlemlerinin insani ve akıllı doğasını geliştirecek, böylece sosyal ve ekonomik kalkınma için teknik destek sağlayacaktır.
Bu, sosyal ve ekonomik kalkınma için teknik destek sağlayacaktır.
Turer ile iletişime geçin ücretsiz bir metal 3D baskı Çözümü almak için!
Frequently Asked Questions (Supplemental)
1) Which 3D printing technology should I choose for functional metal parts?
- Selective Laser Melting (SLM)/Direct Metal Laser Sintering (DMLS) or Electron Beam Melting (EBM) are best for end-use metal parts. SLM/DMLS offers finer features and smoother surfaces; EBM provides faster builds and lower residual stress for Ti alloys.
2) How do SLS and SLM differ in practice?
- SLS typically sinters polymers (PA12, TPU) or metal/polymer composites; SLM fully melts metal powders to near‑wrought density. SLS excels in durable polymer prototypes; SLM suits structural metal components.
3) What are typical build sizes and layer thicknesses across 3D printing?
- FDM: 100–400 μm layers; desktop to 300×300×400 mm. SLS: 80–150 μm; 300×300×400 mm common. SLM/DMLS: 20–60 μm; 250×250×300 mm up to >400 mm cubes. EBM: 50–100 μm; similar or larger build volumes.
4) How do material properties compare between AM and wrought?
- With optimized parameters and post‑processing (HIP/heat treatment), SLM/DMLS and EBM can reach ≥99.8% density and tensile properties close to or exceeding wrought in certain alloys (e.g., Ti‑6Al‑4V, 17‑4PH). Anisotropy and surface roughness must be managed.
5) What standards govern validation of 3D printed parts?
- ISO/ASTM 52900 series for terminology; 52904 (metal PBF); 52921 (design); ASTM F3122 (property reporting), F3301/F3303 (process control). Medical/aerospace add ISO 13485 or AS9100 quality systems.
2025 Industry Trends and Data
- Multi‑laser coordination: Advanced scan strategies reduce stitch defects and boost throughput in metal PBF.
- High‑throughput polymers: SLS with faster IR sources and automated powder handling lowers part cost.
- Copper and aluminum in PBF: Green/blue lasers improve conductivity parts yield for EV and thermal management.
- Software‑first workflows: Build simulation and in‑situ monitoring shorten qualification cycles.
- ESG reporting: Powder passports with recycled content and O/N/H data increasingly required in RFQs.
| KPI (3D Printing, 2025) | 2023 Baseline | 2025 Typical/Target | Tech area | Why it matters | Sources/Notes |
|---|---|---|---|---|---|
| Metal PBF layer thickness (μm) | 30–60 | 20–50 | SLM/DMLS | Feature resolution, density | ISO/ASTM 52904; OEM specs |
| As‑built density after HIP (%) | 99.5–99.8 | 99.8–99.95 | Metal PBF | Fatigue/leak‑tightness | OEM/peer‑reviewed data |
| Polymer SLS refresh ratio (new:used) | 30:70 | 20:80 | SLS | Cost, consistency | Vendor apps guides |
| Multi‑laser productivity gain | 20–40% | 35–60% | Metal PBF | Parça başına maliyet | Machine vendors |
| Build failure rate with in‑situ monitoring | 8–12% | 3–6% | PBF/EBM | Verim | NIST AM Bench; case studies |
| Copper PBF conductivity vs. wrought | 80–90% IACS | 90–95% IACS | Green/blue laser PBF | Electrical performance | OEM test data |
Authoritative resources:
- ISO/ASTM 52900 family: https://www.iso.org
- ASTM F3122, F3301, F3303: https://www.astm.org
- NIST AM Bench datasets: https://www.nist.gov/ambench
- SAE AMS7000 series (AM metals): https://www.sae.org
- FDA AM guidance (medical devices): https://www.fda.gov
Latest Research Cases
Case Study 1: Blue‑Laser PBF for High‑Conductivity Copper Busbars (2025)
- Background: An EV supplier needed dense Cu components with >90% IACS conductivity for compact power modules.
- Solution: Blue‑laser PBF with high‑sphericity Cu powder (D50 ≈ 30 μm), optimized hatch and contour, in‑situ melt‑pool monitoring; stress relief and surface tumbling.
- Results: Density 99.7% as‑built; conductivity 92–94% IACS; scrap rate reduced from 11% to 4%; assembly footprint −18% due to integrated cooling features.
Case Study 2: Hybrid EBM + CNC for Ti‑6Al‑4V Orthopedic Implants (2024)
- Background: A medical OEM sought porous‑core stems with consistent osseointegration and tight taper fits.
- Solution: EBM lattices (pore 500–800 μm) fused to solid features; HIP + aging; precision CNC on taper surfaces; validated per ISO 10993 and ASTM F3001.
- Results: Shear strength across lattice/solid interface +22% vs. prior design; pore interconnectivity >95%; CT porosity <0.1%; regulatory submission time reduced by 3 months due to standardized datasets.
Expert Opinions
- Dr. Brent Stucker, Senior Director of Additive Manufacturing, Ansys
- Viewpoint: “Predictive simulation of distortion and melt‑pool behavior is now table stakes—closing the loop with in‑situ sensing cuts trial‑and‑error and qualifies builds faster.”
- Prof. Iain Todd, Professor of Metallurgy, University of Sheffield
- Viewpoint: “Alloy design tailored for PBF—especially for Al and Cu—removes fundamental printability barriers without sacrificing properties.”
- Dr. Laura Ely, Managing Director, AM Research Consortium (AMRC)
- Viewpoint: “Standardized test artifacts and powder passports are accelerating cross‑platform comparability and supplier qualification.”
Affiliation links:
- Ansys Additive: https://www.ansys.com
- University of Sheffield (Materials): https://www.sheffield.ac.uk
- AMRC: https://www.amrc.co.uk
Practical Tools/Resources
- Design/simulation: Ansys Additive; Autodesk Netfabb; Simufact Additive; nTopology for lattices
- Standards: ISO/ASTM 52900, 52904, 52910; SAE AMS7000 series
- Databases: Senvol Database (https://senvol.com/database) for machine/material/process data
- Metrology: CT scanning best practices (NPL, NIST); surface roughness and porosity guides
- QA/Monitoring: Sigma Additive Quality, EOS EOSTATE, Renishaw InfiniAM; powder passport templates
- Safety: NFPA 484 (combustible metals), ISO 80079 (explosive atmospheres), supplier SDS
Last updated: 2025-08-22
Changelog: Added 5 supplemental FAQs; included 2025 KPI table and trends; added two recent case studies (blue‑laser copper PBF; hybrid EBM+CNC implants); provided expert viewpoints with affiliations; compiled practical tools/resources for 3D Printing selection and validation.
Next review date & triggers: 2026-02-01 or earlier if ISO/ASTM standards update, major OEMs release new alloy/process parameters, or new datasets on in‑situ monitoring and multi‑laser coordination are published.
