Toz yataklı 3D yazıcılar, yazıcıdaki lazer kafası tarafından haznelerinde bulunan toz malzemenin (PA ve PP malzemeleri gibi) sinterlenerek yeni 3D katmanları oluşturup, sinterlenen katmanların üzerine malzeme eklenerek yeni katmanların oluşturulması mantığıyla çalışır. Bu yöntemle üretilmiş ürünler yüksek mukavemete sahip olduğu için otomotiv ve havacılık sektöründe son ürün prototiplerinde tercih edilmektedir.
Bu tür 3D yazıcılar için OAK Ridge Labaratuvarı’nda Peregrine isimli yeni bir yazılım geliştirildi. Yapay zeka yazılım paketi kullanılarak geliştirilmiş bu yazılım; tasarım, hammadde seçimi, baskı yapısı ve malzeme testi gibi üretim proseslerinin her adımında veri toplaması ve analizini yapan gelişmiş bir üretim olan ‘Dijital İpliği’ de destekliyor. Söz konusu veriler, parçayı detaylı bir şekilde nitelemek, çoklu parça geometrisinde ve çoklu malzeme ile her katmanı bir sonraki katman yapısına hazırlamak için kulanılıyor. Böylece yeni otomasyon ve kalite güvenceleri elde ediliyor.
Dijital İplik, aynı zamanda ürünlerin CAD ortamında dizayn edilen ve sonrasında gelişmiş bir haberleşme ağı üzerinden çok daha az maliyet, zaman, enerji ve malzeme ile kendi kusurlarını düzeltebilen 3D yazıcılar tarafından üretilen geleceğin fabrikasını destekler. Fakat bu konsept, yazıcılardaki hareketli her parçanın otomotiv, havacılık ve enerji gibi sektörlerde kurulmaya tamamen hazır olması için bir ‘Süreç Kontrol Yönetimi’ gerektiriyor.
Toz yatakaklı 3D yazıcılarda genellikle metal parçaların üretimi yapıldığı için baskı işlemi esnasında toz ya da yapıştırıcı malzemenin dengesiz dağılımı, toz sıçramaları, yetersiz sıcaklık ve istenmeyen gözenek ya da pürüzlülük gibi kusurlar meydana gelebilir. Söz konusu yazılım; kenarların, çizgilerin, köşelerin ve dokuların tamamını göz önünde bulundurarak görüntülerin piksel değerlerini işleyen bir algoritma kullanır. Eğer yazılım ürünün kalitesini etkileyebilecek bir kusur bulursa, müdahale için operatörleri anında uyarır.
Katmanlı imalat için en ciddi zorluklardan biri, mikron düzeyinde uzunluk ölçeklerinde ve mikrosaniyeler içinde gerçekleşen durumların tüm imalat sürecinde -günler ya da haftalar boyunca- önemsenmesidir. Herhangi bir noktada kusur oluşabileceği için tüm süreci takip etmek ve bir ürünü tamamen nitelendirmek zor hale geliyor.
Peregrine yazılımı, yapay sinir ağlarını hızlı bir şekilde eğitmek için tüm makinelere aktarılabilen tümleşik bir görüntü veritabanı üretir ve güçlü bir harici bilgisayarda çalışır. Şimdiye kadar yapılan denemelerde 4 ve 20 megapiksel arasındaki kamera çözünürlükleri ile her katmanda baskı yatağının görüntülerini elde edebilecek şekilde kurulum yapıldı. Yazılım şu ana dek OAK Ridge Labaratuvarı’ndaki yedi adet toz yataklı 3D yazıcıda; elektron ışını eritme, lazer toz yatağı ve bağlayıcı püskürtme işlemleri dahil olarak başarıyla test edildi. Eğer bu tarz yazılım destekleri artmaya devam ederse, 3D yazıcıların kullanım alanları beklenenden daha hızlı artmaya devam edecektir.
