3D Print için Hangi Malzemeyi Kullansak?

3D printerlar birçok farklı teknolojiyi kullanarak üretim yapabilmektedir. Günümüzde en popüler yöntem FDM (Fused Deposition Modelling) ya da birleştirmeli yığma teknolojisidir. Bu yöntemde ısı ile şekillendirilebilen termoplastik polimer malzemeler (PLA, ABS) kullanılmaktadır. Plastik malzemeler grubunda en yüksek malzeme mukavemetine bu teknoloji ile ulaşılmaktadır. FDM teknolojisinde sarkıt tipi havada asılı duran yapıların üretilmesi oldukça sıkıntılı olabilmektedir. Yapının açısı nedeni ile herhangi bir destek malzemesi kullanılmasına gerek olmasa da en alt katmanda malzemenin az olması nedeni ile üzerine yığılan diğer katmanları taşıyamaması ve çarpılması söz konusudur.
3D printer teknolojilerinin tamamı katmanları üst üste yığma prensibi ile çalışır. Ancak katmanları nasıl oluşturdukları oldukça farklılaşabilmektedir. Katman yığma teknikleri günümüzde geçerli olan birçok farklı teknolojiden faydalanabilmektedir. Örneğin lazerler, elektron ışın kaynakları, UV kürleme vb. Şimdi bu farklı katman yığma teknolojilerini detayları ile inceleyelim.
FDM’den sonra en sık kullanılan ikinci yöntem SLS yani Selective Laser Sintering ya da tam Türkçesi ile seçici lazer sinterlemedir. Sinterleme, genellikle toz metalürjisinde kullanılan ve toz metallerin ısı ve basınç altında katı cisimlere dönüştürülmesi ile ilgili bir teknolojidir. Lazer sinterleme tekniğinde yine adından da anlaşılabileceği gibi lazer kullanılmaktadır. Lazer ışını malzeme tozları üzerine, çok hızlı bir şekilde yansıtılarak katmanlar oluşturulur. Lazer ışını, lazer tarayıcı denen bir parça vasıtası ile insan gözünün algılamakta güçlük çekebileceği hızlarda, katmanları oluşturabilmektedir. Bu teknolojide kullanılan lazer gücüne bağlı olarak metal, plastik ve seramik olmak üzere neredeyse birçok farklı malzeme ve malzeme kombinasyonu kullanılabilmektedir.
3D yazıcılarda en dikkat edilmesi gereken özelliklerden biride kullanılacak malzemedir, pek çok yazıcı PLA, ABS ya da her ikisi ile de çalışmaktadır. Bu nedenle bu iki malzemeyi ve kullanım alanlarını anlamak 3D yazıcı teknolojisinin temellerindendir.

ABS yani Akrilonitril Butadin Stiren, plastik enjeksiyon sektöründe de oldukça sık kullanılan hafif ama sert bir termoplastik polimerdir. Popüler bir örnek vermek gerekirse Lego parçaları bu malzemenin yapılmaktadır. Bir petrol ürünü olan ABS aseton ile çözülebilmektedir. ABS kullanarak print ettiğiniz ürünleri – 20 ila 80 ° C arasında kullanabilirsiniz. Erime başlangıç sıcaklığı 105 derece olması nedeniyle 80 derece üzerinde yumuşama ve şekil bozulması yaşayabilirsiniz. ABS malzemesi yoğun güneş ışınlarına maruz kalırsa hasar görebilir bu nedenle ciddi bir şekilde güneş altında kalacak ürünlerde parçayı boyamak iyi bir çözümdür.
ABS yüksek mukavemet ve darbe direnci nedeniyle tercih edilen bir üründür. Örneğin bir Lego parçasını elle kırmayı deneyebilirsiniz.
ABS’nin en can sıkıcı özelliği ise yüksek sıcaklığa maruz kaldığında HCN gazı çıkarmasıdır. Bu gaz az miktarda salınsa da oldukça zehirli bir gazdır. Hatta ikinci dünya savaşı sırasında gaz odalarında bu gaz kullanılmıştır. Bu nedenle 3D Yazıcılar ile ABS kullanırken ortamı havalandırmakta fayda vardır. Katı halde ürün olarak herhangi bir zararı bulunmazken 230-250 derecede 3D Yazıcı ile eritilirken HCN gazi açığa çıkabilmektedir.  Bir diğer negatif özelliği ise 3D yazıcıda kulanım sırasında daha yüksek sıcaklık gerektirmesi nedeni ile daha zorlu bir proses kalibrasyon işlemi gerektirmesidir yani ABS ile güzel bir parça üretmek PLA’dan daha zordur. Gene yüksek sıcaklıkta proses edilmesi nedeniyle işlem sırasında büyük parçalarda çarpılma riski oldukça fazladır. Çarpılmayı engellemek için ısıtıcılı yazma platformu kullanılması gerekmektedir.
Özetlemek gerekirse ABS daha yüksek mukavemetli ancak çalışması daha zor bir 3D Yazıcı malzemesidir. Ancak fiyat olarak PLA ya göre daha uygun olabilmektedir.

PLA yani Polilaktik Asit ise şu an ki istatistiklere göre en çok kullanılan 3D Yazıcı malzemesi özellikle ev kullanıcılarının bu malzemeyi tercih etmesinin başında daha düşük sıcaklıklarda erimesi nedeni ile kolay çalışılabilir olması yatıyor. Yani PLA kullanarak bir parçayı 3D Yazıcı ile basmak ABS ye oranla daha kolay. Ayrıca PLA, çarpılma ihtimalinin düşük olması nedeni ile ısıtıcı bir platform gerektirmiyor.
Polilaktik asit ABS den farklı olarak petrolden değil nişasta içeren ürünlerden elde edilir. Örneğin mısır, şeker kamışı vb. Bu nedenle sağlık açısından ABS den üstündür. Hatta PLA medikal sektöründe implant ve protezlerde sıkça kullanılmaktadır. İnsan vücudu içinde parçalanma suresi 6 ay ile 2 yıl arasında değişmektedir.
​PLA’nın negatif özellikler ise ABS den çok daha düşük mukavemete sahip olmasıdır. Yani 3D yazısını ile yük taşıyacak ya da darbe alması muhtemel bir parça üretmek istiyorsanız bu noktada PLA doğru seçim olmaya bilir. Ayrıca PLA’nın ısı altındaki dayanımı ABS ye oranla oldukça kötüdür. 50 °C üzerinde uygulamalarda kullanmak pekiyi bir fikir olmayabilir. Erime sıcaklık aralığını ABS ye oranla daha geniş olması çarpılma ihtimalini azaltırken, malzemenin yavaş sertleşmesi nedeni ile yazım hızı arttırıldığında kötü sonuçlar vermektedir. Yazım hızını arttırabilmek için işlem sırasında parça bir fan yardımı ile soğutulabilir.