Talaşlı imalat, çeşitli malzemelerin yüzeyinden veya iç kısmından kontrollü bir şekilde malzeme kaldırarak şekil verme işlemidir. Bu işlem, metal, plastik ve ahşap gibi geniş bir malzeme yelpazesinde uygulanabilir. Daha detaylı bir tanımla, talaşlı imalat, bir iş parçasına istenen yüzey özellikleri, şekil ve boyut kazandırmak amacıyla özel takımlar ve güç kullanılarak gerçekleştirilen, malzemenin tabaka halinde kaldırıldığı bir üretim yöntemidir. Bu süreçte kaldırılan malzeme tabakasına “talaş” adı verilir.
CNC (Bilgisayarlı Sayısal Kontrol) sistemleri, talaşlı imalat süreçlerini otomatikleştiren ve hassasiyeti artıran bilgisayar kontrollü makinelerdir. Bu teknolojiler genel olarak üç ana kategoriye ayrılabilir: çıkarma (talaşlı imalat), döküm ve biçimlendirme. CNC işleme gibi eksiltici imalat yöntemlerinde, malzemeler kesici takımlarla temas ederek şekillendirilir. Döküm işleminde ise erimiş malzeme önceden hazırlanmış kalıplara dökülerek şekil alır. Biçimlendirme işlemlerinde ise yüksek kuvvetler uygulanarak levha veya malzeme bloklarının şekli değiştirilir, ancak bu süreçte talaş oluşmaz.
CNC işleme teknolojisi, karmaşık parçaları doğrudan CAD (Bilgisayar Destekli Tasarım) verilerinden üretme yeteneğine sahiptir. Bu süreçte, malzeme ekleme yerine çıkarma yöntemi kullanılır. CNC işlemede, üretilecek parçanın minimum boyutlarına eşit veya daha büyük bir malzeme bloğu gereklidir. Bu, bazen malzeme israfına yol açabilir.
Öte yandan, eklemeli imalat (3D baskı olarak da bilinir), malzemeyi katman katman ekleyerek nesneler oluşturan bir üretim yöntemidir. Bu yöntemde filamentler, tozlar, sıvılar veya diğer çeşitli malzemeler kullanılarak istenilen boyut ve şekilde ürünler elde edilebilir. Eklemeli imalat, karmaşık geometrilerin üretiminde ve özelleştirilmiş parçaların hızlı prototiplemesinde avantaj sağlar.
Her iki üretim yönteminin de kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır. Talaşlı imalat, yüksek hassasiyet ve geniş malzeme yelpazesi sunarken, eklemeli imalat karmaşık geometrilerin üretiminde ve malzeme tasarrufunda öne çıkar. Üretim yöntemi seçimi, üretilecek parçanın özellikleri, malzeme türü, üretim miktarı ve maliyet faktörleri göz önünde bulundurularak yapılmalıdır.
Aşağıda, eklemeli imalat ile eksiltmeli imalat yöntemlerinin çeşitli kriterler açısından karşılaştırılması yapılacaktır. Bu karşılaştırmada, her iki yöntemin de artıları ve eksileri sistematik bir şekilde ele alınacak, böylece her bir yöntemin hangi durumlarda daha avantajlı olabileceği anlaşılacaktır.
1.1 Malzeme
Eklemeli imalat teknolojisi, başlangıçta polimerik malzemeler, mumlar ve kağıt laminatlar gibi sınırlı bir malzeme yelpazesi etrafında geliştirilmiştir. Ancak zaman içinde teknolojinin ilerlemesiyle birlikte, kompozitler, metaller ve seramikler gibi daha geniş bir malzeme yelpazesi bu üretim yöntemine dahil edilmiştir. Bu gelişme, eklemeli imalatın uygulama alanlarını önemli ölçüde genişletmiştir.
CNC işleme ise, çok daha geniş bir malzeme yelpazesinde uygulanabilir. Orta yoğunluklu fiber levha (MDF), işlenebilir köpükler ve çeşitli polimerler gibi yumuşak malzemelerden, çelikler ve diğer metal alaşımlar gibi sert ve nispeten kırılgan malzemelere kadar pek çok malzeme CNC işleme ile şekillendirilebilir. CNC’nin yumuşak malzemeleri şekillendirmede kullanımı genellikle, bu parçaların döküm gibi çok aşamalı bir işlemde kullanılmak üzere hazırlanmasına odaklanır.
Eksiltmeli üretimde işlenebilecek malzeme çeşitliliği neredeyse sınırsız olmasına rağmen, günümüzde eklemeli imalatta kullanılan malzeme çeşitliliği halen talaşlı imalattaki kadar geniş değildir. Ancak, eklemeli imalat teknolojisindeki hızlı gelişmeler, bu farkın giderek azalmasına neden olmaktadır.
Talaşlı imalatta, işlem sırasında oluşan talaş nedeniyle malzeme israfı fazladır. Bu durum, özellikle pahalı malzemelerle çalışırken önemli bir dezavantaj oluşturabilir. Buna karşılık, eklemeli imalat yönteminde uygun tasarım ile istenilen parça minimum malzeme israfıyla üretilebilir. Bu özellik, eklemeli imalatı özellikle değerli malzemelerle çalışırken veya düşük hacimli üretimde daha cazip hale getirir.
Sonuç olarak, malzeme çeşitliliği ve kullanım verimliliği açısından her iki yöntemin de kendine özgü avantajları vardır. Ancak, eklemeli imalat teknolojisindeki hızlı gelişmeler ve artan malzeme çeşitliliği, bu yöntemin gelecekte talaşlı imalatın yerini daha fazla alacağını göstermektedir. Bununla birlikte, her iki yöntemin de endüstriyel üretimde önemli roller oynamaya devam edeceği ve çoğu zaman birbirini tamamlayıcı nitelikte kullanılacağı öngörülmektedir.
1.2 Hız
Üretim hızı, imalat yöntemlerinin karşılaştırılmasında önemli bir kriterdir. CNC işleme ve eklemeli imalat arasında hız açısından belirgin farklar bulunmaktadır.
Yüksek hızlı CNC işleme, genellikle eklemeli imalata kıyasla daha hızlı bir şekilde malzeme kaldırabilir. Bu, özellikle büyük hacimli parçaların üretiminde CNC işlemeye avantaj sağlar. Aynı malzemeden yapılmış benzer bir parçayı üretirken, CNC işleme çoğunlukla eklemeli imalattan daha hızlı sonuç verir.
Ancak, üretim hızını değerlendirirken sadece fiziksel işlem süresini değil, tüm üretim sürecini göz önünde bulundurmak önemlidir. CNC makineler, özellikle karmaşık geometrili parçalar söz konusu olduğunda, önemli ölçüde kurulum ve süreç planlaması gerektirir. Bu durum, toplam üretim süresini ve maliyetini artırabilir. CNC işleme genellikle çok aşamalı bir üretim sürecidir; parçaların makine içinde yeniden konumlandırılmasını, yeniden yerleştirilmesini veya birden fazla makinenin kullanılmasını gerektirebilir.
Öte yandan, eklemeli imalat makinelerinde bir parça üretmek genellikle daha az hazırlık gerektirir ve işlem birkaç saat içinde tamamlanabilir. Hatta dış kaynaklı baskı hizmetleri kullanıldığında bile, üretim yöntemine bağlı olarak parçalar genellikle 1-7 iş günü içinde teslim edilebilir. Bu, özellikle hızlı prototipleme veya düşük hacimli üretim için avantaj sağlar.
Eklemeli imalatın bir diğer avantajı, birden çok parçanın tek bir yapı üzerinde aynı anda üretilebilmesidir. Bu özellik, özellikle küçük boyutlu parçaların toplu üretiminde zaman tasarrufu sağlar.
Ancak, yüksek kaliteli yüzey bitirme işlemi gerektiğinde, eklemeli imalat ile üretilen parçalar için ek işlem süresi gerekebilir. Bu süre, parçanın karmaşıklığına ve istenen yüzey kalitesine bağlı olarak birkaç gün sürebilir.
CNC işleme, özellikle 5 eksenli yüksek hızlı işleme teknolojileri kullanıldığında, karmaşık parçaların üretiminde bile hız avantajı sağlayabilir. Ancak, çok karmaşık geometriye sahip parçaların üretimi haftalar sürebilir. Bunun nedeni, ilk parçayı üretmek için gereken karmaşık planlama, özel düzenekler ve donanımların hazırlanmasıdır. Bununla birlikte, aynı parçanın ikinci ve sonraki üretimleri için CNC işleme genellikle daha hızlı olur. Bu nedenle, CNC işleme özellikle seri üretimde hız avantajı sağlar.
Sonuç olarak, üretim hızı açısından her iki yöntemin de kendine özgü avantajları vardır. Seçim yaparken, üretilecek parçanın karmaşıklığı, üretim miktarı, istenen yüzey kalitesi ve toplam üretim süreci göz önünde bulundurulmalıdır. Düşük hacimli, karmaşık geometrili parçalar için eklemeli imalat daha hızlı olabilirken, yüksek hacimli ve daha basit geometrili parçalar için CNC işleme daha avantajlı olabilir.
1.1.3 Karmaşık Parça Üretim Kabiliyeti
Karmaşık geometriye sahip parçaların üretimi, modern imalat endüstrisinde giderek daha önemli hale gelmektedir. Bu bağlamda, eklemeli imalat ve CNC işleme teknolojileri arasındaki farklar özellikle belirgindir.
Eklemeli imalat, karmaşık geometrilerin üretiminde genellikle CNC işlemeye göre daha avantajlıdır. Geometrik karmaşıklık arttıkça, eklemeli imalatın CNC’ye göre avantajı da artar. Bu, eklemeli imalatın doğasından kaynaklanır; parçalar katman katman inşa edildiğinden, iç boşluklar, alttan kesmeler ve karmaşık iç yapılar gibi geleneksel yöntemlerle üretilmesi zor olan özellikleri kolaylıkla oluşturabilir.
CNC işlemede, bir parçayı tek parça halinde üretmek istendiğinde bazı geometrik sınırlamalarla karşılaşılabilir. Örneğin, bir işleme takımının bir iş milinde taşınması gerektiğinden, takımın parçanın bazı bölgelerine erişimini engelleyen kısıtlamalar olabilir. Bu, özellikle derin boşluklar, dar kanallar veya karmaşık iç yapılar söz konusu olduğunda sorun yaratabilir.
Eklemeli imalat süreçleri bu tür sınırlamalarla karşılaşmaz. Alttan kesmeler ve dahili özellikler, özel bir süreç planlaması olmadan kolayca oluşturulabilir. Bu, tasarımcılara ve mühendislere daha fazla özgürlük sağlar, geleneksel üretim yöntemleriyle mümkün olmayan karmaşık ve optimize edilmiş yapıların oluşturulmasına olanak tanır.
Bazı parçalar, geometrik karmaşıklıkları nedeniyle CNC ile tek parça halinde üretilemez. Bu durumda, parçaların ayrı ayrı üretilip daha sonra birleştirilmesi gerekir. Örneğin, bir şişenin içinde bir gemi modeli oluşturmak gibi karmaşık bir yapı, CNC işleme ile tek parça halinde üretilmesi neredeyse imkansızdır. Böyle bir durumda, CNC ile çalışırken parçaları ayrı ayrı üretip sonradan montaj veya birleştirme yoluna gidilir. Ancak eklemeli imalat ile bir gemi ve bir şişe aynı anda, tek parça halinde inşa edilebilir.Bununla birlikte, CNC işlemenin de karmaşık parçaların üretiminde kendine özgü avantajları vardır. Özellikle 5 eksenli CNC makineleri, oldukça karmaşık yüzeyleri ve geometrileri işleyebilir. Ayrıca, CNC işleme genellikle daha yüksek boyutsal doğruluk ve daha iyi yüzey kalitesi sağlar