3D üretim yöntemi ile gerçekleştirilen endüstriyel ürünlerin sayısının artması özellikle son iki yılda bu teknolojinin daha fazla konuşulmasını sağladı. Katmanlı imalat olarak da adlandırılan bu teknoloji, daha önce yüksek maliyetli ya da üretilmesi imkânsız olan özel parçalar için tasarımcılara yeni bir yöntem sundu.
GE mühendislerinden Martinello 2016 yılında, GE Havacılık’ın Cincinnati’de bulunan Katmanlı Üretim Teknolojilerini Geliştirme Merkezi’nde, LEAP jet motoru için katmanlı imalat yöntemi kullanarak yakıt nozülünü seri üretmeye başladı. Eskiden 20 ayrı bileşenden oluşan nozül, günümüzde katmanlı imalat yöntemiyle tek parça halinde haftada 600 adet üretiliyor. Martinello ve meslektaşları ise çıtayı bir seviye daha yukarı çıkarmayı planlıyor. Mühendisler, yeni nesil Boeing 747’lere güç veren GEnx jet motorunun farklı bir versiyonu için, daha büyük bir parçayı seri olarak üretebilecekleri bir süreç geliştiriyorlar. Bu tarz bir seri üretim ilk kez, GE’nin 2016 yılında satın aldığı Alman mühendislik şirketi Concept Laser tarafından tasarlanmıştı.
Bu yaz GE Havacılık GEnx parçalarını, Auburn şehrinin Alabama Eyâleti’ndeki fabrikasında seri olarak üretmeyi planlıyor. GE Havacılık’ın Katmanlı Entegre Ürün Ekibi Genel Müdürü Eric Gatlin bu süreç için: “Bu projeyi gerçekleştirmemizin sebebi, projeyle birlikte bizim için de birkaç ilkin yaşanacak olması.” diyor ve ekliyor: “Aynı zamanda bu proje, Concept Laser makinesinde sertifikalandırdığımız ilk programımız ve tasarımdan üretime 10 aydan daha kısa sürede yaptığımız ilk proje.”
Tasarımcılar, tipik olarak LEAP yakıt nozulu veya Catalyst turboprop motorunun bölümleri gibi kompleks parçaları tasarlamak için 3D üretimi kullanıyorlar. Mühendisler istedikleri şekilleri hemen hemen katmanlı olarak imal edebildikleri için, bu teknoloji birden fazla parçayı bir araya getirebilmelerine izin veriyor.
Bu yeni teknoloji ve yaklaşım sadece GE’nin parçayı üretmesine değil, tedarikçi giderlerinde de tasarrufa gidilmesine imkân verecek. Ekip ayrıca 3D üretim ile bağlantıların ağırlığını da %10 azaltan küçük tasarım ayarları gerçekleştirdi.
Ekip, Concept Laser’ın M2 yazıcısını seçti. Bu ürün, bir kerede dört bağlantı basmak için bir çift lazer kullanan, hızlı ve orta büyüklükteki bir yazıcı. Ekibin bir diğer görevi ise makineden çıkan bağlantıların aynı kalitede olmasını sağlamak. Örneğin, güçlü lazerler toz katmanlarını istedikleri şekilde erittiklerinde ortaya çıkan dumanı dışarı atacak bir sistem tasarlandı. Eğer bu sistem kullanılmasaydı, lazerler tarafından oluşturulan küçük erimiş metal havuzlarına duman girebilir ve bu şekilde parçanın yoğunluğunu etkileyebilirdi. Brandel: “Hava akışı, iyi iç ve dış kalitede parça almak açısından çok kritik.” diyerek, bu sistemin kendileri için önemini vurguluyor.
Mühendisler makinelerin içindeki koşullara dikkat etmek, lazerin gücünü ve dengesini izlemek için yüksek çözünürlüklü kameralar yerleştirdi. Her bir makineye odaklanarak başlayan mühendisler, ileride verileri bulutta besleyecek, tüm yazıcı filolarındaki parametreleri izleyecek ve potansiyel sorunları erken fark etmelerini sağlayacak kalıpları arayacaklar. Martinello: “Her şeyin niceliklendirilmesini istiyoruz.” diyerek araştırmalarını destekliyor.
Parçayı baskıya hazır hâle getirmek ise bambaşka bir bilmeceydi. Daha hızlı hareket etmek isteyen ekip, Inconel 625 adı verilen nikel bazlı süper alaşımdan ziyade, kobalt krom alaşımından baskı yapmaya karar verdi. Üretimi biraz daha ekonomik bir hâle getirmek isteyen ekip, bir seferde dört köşeli bağlantı basmak zorunda kaldı. Katmanlı Üretim Teknolojilerini Geliştirme Merkezi’nde çalışan bir grup tasarımcı, tüm parçaları tek bir yapı plakasına sığdırma fikriyle bu duruma akıllıca bir çözüm getirdi. Gatlin bu fikirle ilgili: “Yazdırırken, bunun bir parça mı yoksa dört parça mı olduğunu söylemek zor. Fakat bunları levhadan kestiğinizde, birbirlerinden ayrılıyorlar ve tek bir yapı ile bir uçağın bağlantısına sahip oluyorsunuz.” diyor.
Cincinnati’de Gatlin, Martinello, Brandel ve diğer iş arkadaşları şimdiden gelecek projeleri üzerinde çalışıyor. Üretilebilecek 100’den fazla parça tanımladılar ve bunların üçte birinden fazlası Catalyst motoru gibi yeni ürünler; geri kalanlar ise bağlantılar gibi var olan parçaların yeniden tasarlanmış halleri. Yani katmanlı üretim için dev bir pazar.