Katmanlı imalat yöntemiyle üretilen kum döküm kalıplarının mekanik özelliklerine baskı parametrelerinin etkilerinin incelenmesi

Günümüzde, döküm sanayisinde kullanılan geleneksel döküm yönteminde, öncelikle model üretimi, modelden kalıp üretimi, sonrasında ise kum kalıptaki boşluğa eriyik malzemenin dökülüp katılaşmasıyla döküm parçalar üretilmektedir. Ancak, bu yöntem ile karmaşık veya içi boş parçaların üretimi zordur. Diğer taraftan model maliyetlerinin yüksek olması ilk yatırım maliyetlerini de artırmaktadır. Bu sebeple, model gerekmeksizin direkt kalıp ve maça üretimi ile karmaşık geometrili, içi boş parçaların dahi dökümünün yapılarak üretilmesi mümkün kılınabilecek 3 boyutlu yazıcının kullanımı önem kazanmaktadır. Bu çalışmada kartuş ile püskürtme metoduna alternatif olarak geliştirilen yeni bir nozul sistemine sahip bağlayıcı püskürtmeli 3 boyutlu yazıcının özgün tasarımı yapılarak imal edilmiştir. 3B yazıcı; ana şase, kum serici ve püskürtme olmak üzere 3 kısımdan oluşmaktadır. Kum kalıp üretiminde kullanılan sarf malzemeler ise silis kumu, furan reçinesi ve katalizörüdür. İmal edilen 3 boyutlu yazıcıda daha ucuz, hassas ve kaliteli döküm parçalarının üretiminin sağlanması için farklı baskı parametrelerinde (baskı kafası ilerleme hızı, katalizör oranı, kum tane boyutu) kum kalıplar basılmıştır. Son olarak ise bağlayıcı püskürtmeli 3 boyutlu yazıcıda basılan kalıpların gözeneklilik, basma, eğme, boyutsal doğruluk, gaz geçirgenliği, yanma testi ve SEM analizi yapılarak farklı baskı parametrelerinin bu özelliklere etkileri incelenmiştir. Ayrıca, gerçek ölçülerde kum kalıp modellenerek Ansys programında hidrostatik basınç analizi yapılarak sonuçlar incelenmiştir. Yapılan testler sonucunda, farklı baskı parametrelerinde üretilen numunelerin basma dayanımı 0,0472 MPa-0,6471 MPa aralığında, gaz geçirgenliği 150 GP-180 GP aralığında, gözeneklilik oranı %38,69-%56,65 aralığında, eğme dayanımı 0,0301 MPa-0,3844 MPa aralığında, yanma kaybı oranı ise %3,06-%7,39 aralığında bulunmuştur. Çalışma sonucunda üretilen parçaların, kum kalıp olarak kullanılması için yeterli mekanik özelliklere sahip olduğu görülmüştür. Bu yazıcı, mevcut ticari yazıcılara nazaran oldukça düşük ilk yatırım ve sarf malzeme maliyetine sahiptir. Bu çalışmayla, döküm sektöründe özellikle özel tasarım veya prototip ürünlerin dökülebilmesi için gerekli kum kalıp üretiminde faydalı olacağı düşünülen bu yazıcının başarılı bir şekilde üretimi ile birlikte yerlileşme için de adımlar atılmıştır.