Fikstür, Aparat ve Mastar 3D Baskı

Üretim hattında en çok zaman kaybettiren şeylerden biri, küçük bir yardımcı aparatın yapılmasını beklemektir. Basit bir montaj tutucusu bile talaşlı imalat atölyesinde sıraya girer, çizim ister ve ilk denemede tam oturmazsa yeniden sıraya girer. 3D baskı aparat, bu tür hat ekipmanlarının çoğunu iş parçasına özel olarak ve daha az beklemeyle üretmenin yoludur.

3D baskı ile hangi fikstür ve aparatlar üretilir?

İş parçasını tutan, konumlayan, yönlendiren, koruyan ya da kontrol eden ve yüksek ısı veya büyük kuvvet altında çalışmayan yardımcı ekipmanların çoğu basılabilir. En sık karşılaşılan türler ve her birinde dikkat ettiğimiz nokta:

Montaj fikstürü

Montaj fikstürü, parçayı vidalama, yapıştırma ya da etiketleme sırasında doğru konumda tutan yuvadır. Yuva iş parçasının kendi modelinden türetildiği için parçayı tam şeklinden kavrar. Konumlama hassasiyeti kritikse yuvaya preslenmiş çelik pimler ekleyerek plastiğin aşınmasından bağımsız bir referans oluşturuyoruz.

Delme şablonu

Delme şablonu, delik konumlarını her parçada aynı yere getirir. Matkabı doğrudan plastik bir delik yönlendirirse delik kısa sürede genişler; bu yüzden delik ağızlarına ısıyla oturtulan pirinç burç ya da preslenen sertleştirilmiş çelik matkap burcu kullanıyoruz. Düşük adetli kullanımda pirinç burç yeterlidir, yoğun kullanımda çelik burç tercih edilmelidir.

Kontrol mastarı (geçer / geçmez)

Kontrol mastarı, parçanın bir ölçüyü sağlayıp sağlamadığını operatöre saniyeler içinde gösterir. Kaba kontrollerde iyi çalışır; hassasiyet sınırlarını aşağıda ayrı bir başlıkta anlattık.

Konveyör yönlendirici ve robot tutucu parmakları

Bant üzerindeki ürünü hizalayan kılavuzlar sürekli sürtünmeye maruz kaldığı için naylon ya da PA-CF ile basılır. Pnömatik ya da elektrikli tutuculara takılan gripper parmakları ise parçanın şekline göre tasarlanır: gövde rijit malzemeden, temas uçları TPU’dan basılır. Böylece hassas yüzeyler çizilmez, kavrama kaymaz ve hafif parmak robotun taşıma kapasitesinden daha az pay yer.

Kablo ve hortum tutucular, kapaklar, el aletleri

Makine üzerindeki kablo ve pnömatik hortum klipsleri, sensör ve konnektör koruyucu kapakları, operatörün elini yormayan tutamaklar ve etiket aplikatörü gibi ergonomik el aletleri de bu gruptadır. Tek tek küçük parçalardır, ama hattaki günlük aksaklıkların önemli bir kısmını bunlar çözer.

Basılmış aparat talaşlı alüminyuma göre ne zaman avantajlı?

Aparat yüksek kuvvet, ısı ya da sıkı tolerans gerektirmiyorsa 3D baskı genellikle alüminyumdan daha hızlı elde edilir, daha hafiftir ve daha kolay revize edilir. Fark, parçanın şekli karmaşıklaştıkça büyür.

• CNC sırası beklemez. Aparat talaşlı imalat atölyesinin iş sırasına girmez; dosya netleştiğinde baskıya alınır. Hat devreye alma ve model değişimi dönemlerinde bu fark belirleyicidir.
• Daha hafiftir. PETG’nin yoğunluğu yaklaşık 1,27 g/cm³, alüminyumunki yaklaşık 2,7 g/cm³’tür; basılmış parçanın içi de doluluk oranıyla kısmen boş bırakılabilir. Elde taşınan aparatlarda ve robot uçlarında bu fark doğrudan hissedilir.
• Parçaya özel, yumuşak temas. Yuva iş parçasının şeklini birebir izler; boyalı, anodize ya da cilalı yüzeylere TPU pedlerle temas edilerek çizik riski azaltılır.
• Karmaşık şekil maliyeti artırmaz. Talaşlı imalatta her cep ve eğri yüzey ek takım ve süre demektir. Baskıda maliyeti şekilden çok hacim ve baskı süresi belirler.
• Revizyonu ucuzdur. İlk aparat tam oturmazsa model düzeltilip yeniden basılır. Talaşlı imalatta aynı düzeltme çoğu zaman yeni bir parça ve yeni bir sıra demektir.

3D baskı aparatın sınırları nelerdir?

Basılmış plastik aparatın üç temel sınırı vardır: sürekli yük altında sünme, makine çevresindeki ısı ve sürtünmeyle aşınma. Bu sınırları baştan bilmek, aparatın yanlış yerde kullanılıp hatta sorun çıkarmasını önler.

Sünme (creep). Plastikler sabit yük altında zamanla yavaşça şekil değiştirir. Ön gerilimle sıkan bir kelepçe ya da sürekli yük taşıyan bir askı, zamanla sıkma kuvvetini kaybedebilir. PLA bu konuda en zayıf malzemedir; PC ve karbon takviyeli naylon sünmeye çok daha iyi direnir. Sürekli yük taşıyan noktalarda yükü metal civata ya da pim üzerinden aktarmayı tercih ediyoruz.

Isı. Fırın, ısıl işlem istasyonu, kalıptan yeni çıkmış sıcak parça ya da motor gövdesi yakınındaki aparatlar, malzemenin yumuşama sıcaklığına sanıldığından kolay ulaşır. Bu noktalarda PETG yerine PC ya da ısı dayanımı yüksek bir PA-CF seçilmelidir.

Aşınma. Sürekli kayan ürünle temas eden yüzeyler ve matkapla temas eden delikler zamanla aşınır. Naylon ve PA-CF aşınmaya iyi dayanır; yine de kritik yüzeylere metal burç, pim ya da değiştirilebilir aşınma plakası eklemek daha uzun ömürlü bir çözümdür. Kesme sıvısı, yağ ya da çözücüyle temas eden aparatlarda malzemenin kimyasal dayanımını ayrıca konuşmak gerekir.

Fabrika koşulları için hangi filament seçilmeli?

Fabrika aparatlarının çoğu için PETG iyi bir başlangıçtır; rijitlik ve aşınma dayanımı gerekiyorsa PA-CF, ısı varsa PC, yumuşak temas gerekiyorsa TPU seçilir. Aşağıdaki tablo seçimi aparat açısından özetler; genel karşılaştırma için 3D baskı malzemeleri sayfamıza bakabilirsiniz.

Tablodaki sıcaklıklar yaklaşık değerlerdir; aynı malzeme sınıfında bile üreticiler arasında belirgin farklar olur. Kritik uygulamalarda kullanılacak filamentin teknik veri sayfasına bakarak seçim yapıyoruz. Elektronik montaj hatlarında ESD-güvenli malzeme gerekiyorsa tedarik süresini teklifte ayrıca belirtiyoruz.

3D baskı kontrol mastarı ne kadar hassas olabilir?

FDM baskıyla üretilen bir mastarın ölçü hassasiyeti tipik olarak ±0,2 mm ya da ±%0,5 civarındadır. Bu, kaba geçer/geçmez kontrolleri için yeterli, sıkı toleranslar için yetersizdir; toleransınız bundan dar ise mastar yalnızca basılmış plastikten yapılmamalıdır.

Bu durumda iki yol vardır. Birincisi, mastar gövdesini basıp ölçüyü belirleyen kritik noktalara taşlanmış çelik pimler ya da standart mastar elemanları yerleştirmektir; gövde konumu tutar, ölçüyü çelik verir. İkincisi, kritik yüzeylerin baskı sonrası talaşlı işlenmesi ya da mastarın tamamen farklı bir yöntemle üretilmesidir. Talaşlı işleme yapmadığımız için böyle bir ihtiyaç varsa bunu teklif aşamasında açıkça söylüyoruz.

Plastik mastar kullanırken iki noktaya dikkat edin: temas yüzeyleri her kullanımda biraz aşınır ve plastikler ısıyla metallerden birkaç kat fazla genleşir. Mastarı belirli aralıklarla referans parçayla ya da kumpasla kontrol etmek, aşınmış bir mastarın hatalı parçayı geçirmesini önler.

Aparatlara diş, burç ve etiket nasıl eklenir?

Plastik aparata vida dişi doğrudan açılmaz; bunun yerine ısıyla oturtulan pirinç insertler ya da somun yuvalı geçme civatalar kullanılır. Parça numarası ve etiket ise baskıyla birlikte kabartma yazı olarak eklenir.

• Isıyla oturtulan insert (heat-set insert). Pirinç insert ısıtılarak plastiğe gömülür; eriyip katılaşan malzeme onu kilitler. M3, M4 ve M5 gibi yaygın ölçülerde, defalarca sökülüp takılan bağlantılar için plastiğe açılmış dişten çok daha dayanıklıdır.
• Geçme civata ve somun yuvası. Yüksek kuvvet taşıyan bağlantılarda civatayı parçanın içinden geçirip karşı taraftaki altıgen yuvaya oturan somunla sıkmak, yükü plastiğin geniş bir alanına yayar.
• Kabartma ya da gravür yazı. Parça numarası, revizyon, istasyon numarası ya da kullanım uyarısı baskıyla birlikte yazılır; etiket gibi düşmez, silinmez. 0,4 mm nozzle ile okunaklı yazı için yazı yüksekliğini 5 mm civarında tutmak iyi bir başlangıçtır.
• Renk kodlama. Farklı istasyonların ya da ürün varyantlarının aparatlarını farklı renkte basmak, yanlış aparatın kullanılmasını önlemenin basit bir yoludur.

Aparat siparişi için ne göndermek gerekir?

En hızlı sonuç, iş parçasının STEP modeli ve aparatın nasıl kullanılacağını anlatan birkaç cümleyle alınır. Elinizde model yoksa parçanın kendisi ve ölçüleri de yeterli bir başlangıçtır.

1. İş parçası. STEP modeli idealdir; yoksa ölçülü çizim, fotoğraf ya da numune parça. Modelleme gerekiyorsa 3D tasarım ve modelleme hizmetimizle aparatı sıfırdan tasarlayabiliriz.
2. Kullanım koşulu. Aparatın maruz kalacağı kuvvet, sıcaklık, kimyasal ve sürtünme; vardiya başına kaç kez kullanılacağı.
3. Hassasiyet beklentisi. Hangi ölçünün kritik olduğu ve kabul edilebilir tolerans.
4. Adet ve etiket. Kaç istasyon için kaç adet gerektiği ve üzerine yazılacak parça ya da istasyon numaraları.

Teklifle birlikte malzeme önerimizi, varsa hassasiyet sınırlarını ve teslim süresini bildiriyoruz. Aparatları zamanla kendi yazıcılarınızda basmaya geçerseniz, cihazlarınızın düzenli bakımı için kurumsal bakım anlaşması seçeneğimize de göz atabilirsiniz.