Kategoriler
LPBF (Lazerli Toz Yataklı Ergitme: DMLS & SLM)

LPBF (Lazerli Toz Yataklı Ergitme: DMLS & SLM)

11.06.2025
Metal katmanlı imalat dendiğinde, havacılık ve uzay endüstrisi için üretilmiş karmaşık bir türbin kanadını veya bir hastanın anatomisine birebir uyan titanyum bir implantı gözümüzde canlandırırız. İşte bu çığır açan parçaların büyük bir çoğunluğunun arkasındaki teknoloji LPBF (Laser Powder Bed Fusion), yani Lazerli Toz Yataklı Ergitme'dir. Bu yazıda, endüstride sıkça DMLS ve SLM olarak da anılan bu teknolojinin çalışma prensibini, avantajlarını, zorluklarını ve uygulama alanlarını detaylıca inceliyoruz.

LPBF (Lazerli Toz Yataklı Ergitme): DMLS & SLM Teknolojilerine Derinlemesine Bir Bakış

Metal katmanlı imalat dendiğinde, havacılık ve uzay endüstrisi için üretilmiş karmaşık bir türbin kanadını veya bir hastanın anatomisine birebir uyan titanyum bir implantı gözümüzde canlandırırız. İşte bu çığır açan parçaların büyük bir çoğunluğunun arkasındaki teknoloji LPBF (Laser Powder Bed Fusion), yani Lazerli Toz Yataklı Ergitme'dir. Bu yazıda, endüstride sıkça DMLS ve SLM olarak da anılan bu teknolojinin çalışma prensibini, avantajlarını, zorluklarını ve uygulama alanlarını detaylıca inceliyoruz.

LPBF Süreci Adım Adım Nasıl İşler?

LPBF, bir metal tozu yatağını enerji kaynağı olarak lazer kullanarak katman katman katı bir nesneye dönüştürme prensibine dayanır.

  1. Toz Serme: İşlem, inert bir gaz (genellikle Argon veya Azot) ile doldurulmuş kapalı bir yapı haznesinde başlar. Bir silindir veya bıçak (recoater), yapı platformunun üzerine mikron inceliğinde, tek tip bir metal tozu katmanı serer.
  2. Lazerle Ergitme: Yüksek güçlü bir fiber lazer, bilgisayar destekli tasarım (CAD) dosyasından alınan 2D kesit verisine göre metal tozu yatağını hassas bir şekilde tarar. Lazerin yoğun enerjisi, metal tozunu hızla ergiterek altındaki katmanla tamamen kaynaştırır.
  3. Tekrarlama: Bir katman tamamlandığında, yapı platformu bir katman kalınlığı kadar aşağı iner ve üzerine yeni bir toz katmanı serilir. Lazer, yeni katmanı bir öncekiyle birleştirir. Bu döngü, parça tamamen oluşana kadar binlerce kez tekrarlanır.
  4. Soğutma ve Temizlik: Baskı tamamlandıktan sonra, yapı haznesindeki katılaşmış parça ve etrafındaki erimemiş toz bloğu yavaşça soğumaya bırakılır. Soğumanın ardından parça, toz yatağından dikkatlice çıkarılır ve üzerindeki fazla tozlar temizlenir.

DMLS mi, SLM mi? Terminolojiyi Anlamak

LPBF çatısı altında en sık duyulan iki kısaltma DMLS (Direct Metal Laser Sintering) ve SLM'dir (Selective Laser Melting).

  • Tarihsel Fark: Başlangıçta, DMLS metal partiküllerini tam erime noktasına getirmeden yüzeylerinden birbirine "sinterleme" (kaynaştırma) işlemini ifade ederken, SLM partikülleri tamamen eriterek homojen bir sıvı havuzu oluşturmayı tanımlıyordu.
  • Günümüzdeki Durum: Pratikte bu ayrım neredeyse tamamen ortadan kalkmıştır. Günümüzdeki modern LPBF makinelerinin neredeyse tamamı, maksimum yoğunluk (%99.9+) ve üstün mekanik özellikler elde etmek için tam ergitme yöntemini kullanır. Bu nedenle, DMLS ve SLM terimleri artık endüstride büyük ölçüde birbirinin yerine kullanılır ve aynı LPBF sürecini ifade eder.

LPBF Teknolojisinin Avantajları

  • Geometrik Karmaşıklık: Geleneksel yöntemlerle üretilemeyen iç soğutma kanalları, karmaşık kafes (lattice) yapıları ve organik formlar kolaylıkla üretilebilir.
  • Yüksek Çözünürlük: Metal 3D baskı yöntemleri arasında en yüksek detay ve hassasiyet seviyesini sunar.
  • Parça Konsolidasyonu: Çok sayıda parçadan oluşan bir montaj, tek ve daha hafif bir parça olarak basılabilir. Bu, ağırlığı, montaj süresini ve potansiyel hata noktalarını azaltır.
  • Geniş Malzeme Yelpazesi: Titanyum (Ti6Al4V), Paslanmaz Çelik (316L, 17-4PH), Inconel (718, 625), Alüminyum (AlSi10Mg) ve Kobalt Krom (CoCr) gibi yüksek performanslı metallerle çalışılabilir.

Dikkat Edilmesi Gerekenler ve Zorluklar

  • Destek Yapıları: Parçanın 45 dereceden daha dik çıkıntılarını (overhang) desteklemek ve onu yapı tablasına sabitlemek için destek yapıları zorunludur. Bu desteklerin işlem sonunda mekanik olarak (kesme, taşlama vb.) temizlenmesi gerekir.
  • İç Gerilimler: Hızlı ısınma ve soğuma döngüleri, parçada iç gerilim birikmesine neden olabilir. Bu gerilimleri gidermek için genellikle baskı sonrası ısıl işlem (heat treatment) uygulanması gerekir.
  • Yüzey Kalitesi: Basıldığı haliyle parçaların yüzeyi (genellikle 20-50 Ra µm) birçok uygulama için pürüzlü olabilir ve CNC işleme veya parlatma gibi ek işlemler gerektirebilir.

Uygulama Alanları

LPBF, yüksek değerli ve kritik parçaların üretildiği endüstrilerde parlar:

  • Havacılık ve Uzay: Türbin kanatları, yakıt enjektörleri, hafifletilmiş yapısal braketler.
  • Medikal: Kişiye özel ortopedik implantlar (kalça, diz, omurga), dental köprüler ve kronlar.
  • Otomotiv: Yüksek performanslı motor bileşenleri, turboşarj pervaneleri, kalıp ekleri.
  • Enerji: Gaz türbinleri için karmaşık yanma odası bileşenleri.

Sonuç olarak, LPBF teknolojisi, imalatın sınırlarını zorlayan, daha hafif, daha güçlü ve daha verimli parçaların üretilmesini sağlayan güçlü bir araçtır. Karmaşıklığı ve maliyeti nedeniyle her parça için uygun olmasa da, doğru uygulamada sunduğu avantajlar onu modern üretimin vazgeçilmez bir parçası haline getirmiştir.